Integraçao de Circuitos

 

 

CIRCUITO INTEGRADO

 

 

A escala de integração miniaturizou os componentes eletrônicos de tal forma que os circuitos integrados possuem o equivalente a milhares de componentes eletrônicos em sua constituição interna
Descr.: Microprocessador Intel 80486DX2 com encapsulamento removido. 

 

 

 

Em eletrônica, um circuito integrado (também conhecido como CI, microcomputador, microchip, chip de silício, chip ou chipe) é um circuito eletrônico miniaturizado (composto principalmente por dispositivos semicondutores), que tem sido produzido na superfície de um substrato fino de material semicondutor.

 

 

Os circuitos integrados são usados em quase todos os equipamentos eletrônicos usados hoje e revolucionaram o mundo da eletrônica.
Um circuito integrado híbrido é um circuito eletrônico miniaturizado constituído de dispositivos semicondutores individuais, bem como componentes passivos, ligados a um substrato ou placa de circuito.
Os circuitos integrados foram possíveis por descobertas experimentais que mostraram que os dispositivos semicondutores poderiam desempenhar as funções de tubos de vácuo, e desde meados do século XX, pelos avanços da tecnologia na fabricação de dispositivos semicondutores. A integração de um grande número de pequenos transistores em um chip pequeno foi uma enorme melhoria sobre o manual de montagem de circuitos com componentes eletrônicos discretos. A capacidade do circuito integrado de produção em massa, a confiabilidade e a construção de bloco de abordagem para projeto de circuito assegurou a rápida adaptação de circuitos integrados padronizados no lugar de desenhos utilizando transístores pequenos.
Há duas principais vantagens de circuitos integrados sobre circuitos discretos: custo e desempenho. O custo é baixo porque os chips, com todos os seus componentes, são impressos como uma unidade por fotolitografia: um puro cristal de silício, chamada de substrato, que são colocados em uma câmara. Uma fina camada de dióxido de silício é depositada sobre o substrato, seguida por outra camada química, chamada de fotoresiste. Além disso, muito menos material é usado para construir um circuito como um circuitos integrados do que como um circuito discreto. O desempenho é alto, visto que os componentes alternam rapidamente e consomem pouca energia (em comparação com os seus homólogos discretos) porque os componentes são pequenos e estão próximos. A partir de 2006, as áreas de chips variam de poucos milímetros quadrados para cerca de 350 mm², com até 1 milhão de transístores por mm².

 

 

Arquitetura interna de um microprocessador dedicado para processamento de imagens de ressonância magnética, a fotografia foi aumentada 600 vezes, sob luz ultravioleta para se enxergar os detalhes.

 

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História

A ideia de um circuito integrado foi levantada por Geoffrey WA Dummer (1909-2002), um cientista que trabalhava para o Royal Radar Establishment (do Ministério da Defesa britânico). Dummer publicou a ideia em 7 de maio de 1952 no Symposium on Progress in Quality Electronic Components em Washington, D.C..^[1] Ele deu muitas palestras públicas para propagar suas ideias.
O circuito integrado pode ser considerado como sendo inventado por Jack Kilby de Texas Instruments^[2] e Robert Noyce, da Fairchild Semiconductor,^[3] trabalhando independentemente um do outro. Kilby registrou suas ideias iniciais sobre o circuito integrado em julho de 1958 e demonstrou com sucesso o primeiro circuito integrado em função em 12 de setembro de 1958^[2] Em seu pedido de patente de 6 de fevereiro de 1959, Kilby descreveu o seu novo dispositivo como "a body of semiconductor material ... wherein all the components of the electronic circuit are completely integrated."^[4]
Kilby ganhou em 2000 o Prêmio Nobel de Física por sua parte na invenção do circuito integrado.^[5] Robert Noyce também veio com sua própria ideia de circuito integrado, meio ano depois de Kilby. O chip de Noyce tinha resolvido muitos problemas práticos que o microchip, desenvolvido por Kilby, não tinha. O chip de Noyce, feito em Fairchild, era feito de silício, enquanto o chip de Kilby era feito de germânio.
Marcante evolução do circuito integrado remontam a 1949, quando o engenheiro alemão Werner Jacobi (Siemens AG) entregou uma patente que mostrou o arranjo de cinco transístores em um semicondutor.^[6] A utilização comercial de sua patente não foi relatado.
A ideia de precursor da IC foi a criação de pequenos quadrados de cerâmica (pastilhas), cada um contendo um único componente miniaturizado. Esta ideia, que parecia muito promissora em 1957, foi proposta para o Exército dos Estados Unidos por Jack Kilby. No entanto, quando o projeto foi ganhando força, Kilby veio em 1958 com um design novo e revolucionário: o circuito integrado.

Escala de integração e nanotecnologia

Com os componentes de larga escala de integração, (do inglês: Large Scale Integration, LSI), nos anos oitenta, e a integração em muito larga escala, (Very-large-scale integration, VLSI), nos anos noventa, vieram os microprocessadores de alta velocidade de tecnologia MOS, que nada mais são que muitos circuitos integrados numa só mesa epitaxial.
Atualmente a eletrônica está entrando na era da nanotecnologia. Os componentes eletrônicos se comportam de maneiras diferentes do que na eletrônica convencional e microeletrônica, nestes a passagem de corrente elétrica praticamente não altera o seu estado de funcionamento. Nos nanocomponentes, a alteração de seu estado em função da passagem de corrente deve ser controlada, pois existe uma sensibilidade maior às variações de temperatura, e principalmente à variações dimensionais. Estas causam alterações nas medidas físicas do componente de tal forma, que podem vir a danificá-la. Por isso a nanotecnologia é tão sensível sob o ponto de vista de estabilidade de temperatura e pressão.

Escala de integração de circuitos integrados
 

Abrev.	Denominação	Complexidade (números de transístores)
		Interpretação comum	Tanenbaum[7]	Texas Instruments[8]
SSI	Small Scale Integration	10	1–10	em baixo de 12
MSI	Medium Scale Integration	100	10–100	12–99
LSI	Large Scale Integration	1.000	100–100.000	100–999
VLSI	Very Large Scale Integration	10.000–100.000	a partir de 100.000	ab 1.000
ULSI	Ultra Large Scale Integration	100.000–1.000.000	—	—
SLSI	Super Large Scale Integration	1.000.000–10.000.000	—	—

Fabricação

Dispositivo lógico programável da empresa Altera.

A importância da integração está no baixo custo e alto desempenho, além do tamanho reduzido dos circuitos aliado à alta confiabilidade e estabilidade de funcionamento. Uma vez que os componentes são formados ao invés de montados, a resistência mecânica destes permitiu montagens cada vez mais robustas a choques e impactos mecânicos, permitindo a concepção de portabilidade dos dispositivos eletrônicos.
No circuito integrado completo ficam presentes os transístores, condutores de interligação, componentes de polarização, e as camadas e regiões isolantes ou condutoras obedecendo ao seu projeto de arquitetura.
No processo de formação do chip, é fundamental que todos os componentes sejam implantados nas regiões apropriadas da pastilha. É necessário que a isolação seja perfeita, quando for o caso. Isto é obtido por um processo chamado difusão, que se dá entre os componentes formados e as camadas com o material dopado com fósforo, e separadas por um material dopado com boro, e assim por diante.
Após sucessivas interconexões, por boro e fósforo, os componentes formados ainda são interconectados externamente por uma camada extremamente fina de alumínio, depositada sobre a superfície e isolada por uma camada de dióxido de silício.

Rotulagem

Dependendo do tamanho os circuitos integrados apresentam informações de identificação incluindo 4 seções comuns: o nome ou logotipo do fabricante, seu número, número do lote e/ou número serial e um código de 4 dígitos identificando a data da fabricação. A data de fabricação é comumente representada por 2 dígitos do ano, seguido por dois dígitos informando a semana. Exemplo do código 8341: O circuito integrado foi fabricado na semana 41 do ano de 1983, ou aproximadamente em outubro de 83.
Desde que os circuitos integrados foram criados, alguns designers de chips tem usado a superfície de silício para códigos, imagens e palavras não funcionais. Eles são algumas vezes referenciados como chip art, silicon art, silicon graffiti ou silicon doodling.

Outros desenvolvimentos

Na década de 80, foi criado o dispositivo lógico programável. Esses dispositivos contêm um circuito com função lógica e conectividade que podem ser programados pelo usuário, ao contrário de ser fixada diretamente pelo fabricante do CI. Isso permite que um único chip possa ser programado para implementar diferentes funções como portas lógicas, somadores e registradores. Os dispositivos atualmente nomeados Field Programmable Gate Arrays (Arranjo de Portas Programável em Campo) podem agora implementar dezenas ou milhares de circuitos LSI em paralelo e operar acima de 550 MHz.
As técnicas aperfeiçoadas pela indústria de circuitos integrados nas últimas três décadas têm sido usadas para criar máquinas microscópicas, conhecidos como sistemas microeletromecânicos (do inglês: microelectromechanical systems, MEMS, ver também: microtecnologia). Esses dispositivos são usados em uma variedade de aplicações comerciais e militares. Exemplo de aplicações comerciais incluem a tecnologia processamento digital de luz em videoprojetores, impressoras de jato de tinta e acelerômetros usados em airbags de automóveis.
Desde 1998, um grande número de chips de rádios tem sido criado usando CMOS possibilitando avanços tecnológicos como o telefone portátil DECT da Intel ou o chipset 802.11 da empresa Atheros.
As futuras criações tendem a seguir o paradigma dos processadores multinúcleo, já utilizados pelos processadores dual-core da Intel e AMD. A Intel recentemente apresentou um protótipo não comercial, que tem 80 microprocessadores. Cada núcleo é capaz de executar uma tarefa independentemente dos outros. Isso foi em resposta do limite calor vs velocidade no uso de transístores existentes. Esse design traz um novo desafio a programação de chips. X10 é uma nova linguagem open-source criada para ajudar nesta tarefa.

Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.

 

Empresa de Tecnologia da Imformaçao IBM

 

 

International Business Machines (IBM) é uma empresa dos Estados Unidos voltada para a área de informática.

 

 

 

 

A empresa é uma das poucas da área de Tecnologia da Informação (TI) com uma história contínua que remonta ao século XIX. A IBM fabrica e vende Hardware e Software, oferece serviços de infra-estrutura, serviços de hospedagem e serviços de consultoria nas áreas que vão desde computadores de grande porte até a nanotecnologia. Foi apelidada de "Big Blue" por adotar o azul como sua cor corporativa oficial, em português "Grande Azul".
Com mais de 398.455 colaboradores em todo o mundo, a IBM é a maior empresa da área de TI no mundo. A IBM detém mais patentes do que qualquer outra empresa americana baseada em tecnologia e tem 15 laboratórios de pesquisa no mundo inteiro. A empresa possui cientistas, engenheiros, consultores e profissionais de vendas em mais de 150 países. Funcionários da IBM já ganharam cinco prêmios Nobel, quatro Prêmios Turing (conhecido como o Nobel da computação), dentre vários outros prêmios.

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História

Herman Hollerith, um inventor de diversas máquinas elétricas para a soma e contagem de dados que eram representados sob a forma de fitas de papel perfuradas. Através dessas perfurações, os dados que elas representavam podiam ser computados de uma forma rápida e automática, através de circuitos elétricos. Com esse processo, os Estados Unidos puderam acompanhar de perto o crescimento de sua população. Os resultados do censo de 1890 foram fornecidos três anos depois, economizando-se vários anos de trabalho.
Em 1896, Hollerith criou a Tabulating Machine Company e introduziu inovações em sua descoberta: a fita de papel foi substituída por cartões. Estes viriam a ser o elemento básico das máquinas IBM de processamento de dados de algumas décadas atrás. Já em 1911, duas outras companhias, a International Time Recording Co. (de registradores mecânicos de tempo), e a Computing Scale Co. (de instrumentos de aferição de peso), uniram-se a ela, por sugestão do negociante e banqueiro Charles R. Flint, formando-se então a Computing Tabulating Recording Co. - a CTR.
Três anos mais tarde, em 1914, Thomas J. Watson (líder industrial que foi um dos homens mais ricos do seu tempo) assumiu a presidência da organização e estabeleceu normas de trabalho absolutamente inovadoras para a época. Naquele tempo, a CTR contava com menos de 1400 funcionários e as constantes pesquisas de engenharia resultaram na criação e no aperfeiçoamento de novas máquinas de contabilidade, exigidas pelo rápido desenvolvimento industrial. Antes do ano de 1924, aquele pequeno grupo de homens havia aumentado e diversificado muito sua experiência. Os produtos ganharam maior qualidade, surgiram novas máquinas e com elas novos escritórios de vendas e mais vendedores.
Em fevereiro de 1924 a CTR muda seu nome para INTERNATIONAL BUSINESS MACHINES, hoje mundialmente conhecida pelo seu acrônimo, IBM.
A sigla IBM passou a ser, desde então, a fórmula para que a indústria e o comércio continuassem a resolver seus problemas de desenvolvimento.^[4]
No início do século XX, a IBM era a única empresa do mundo que dispunha da tecnologia de cartões perfurados, aplicado em quase todas as áreas que utilizavam máquinas para cadastro, identificação, arquivo e regulação de informações. O equipamento desenvolvido pela IBM foi também utilizado para fins menos nobres durante o período da 2ª Guerra Mundial, quando o Terceiro Reich firmou uma parceria com a empresa para automatizar o sistema de identificação, controle e transferência de prisioneiros, segundo o jornalista Edwin Black no seu livro “Nazi Nexus”, de 2009. Os serviços prestados pela IBM ao governo alemão rendeu o equivalente a US$ 200 milhões.
Um fato curioso: o número de identificação tatuado no braço dos prisioneiros do campo de concentração de Auschwitz relacionava-se ao número de cartão perfurado dos registros da IBM. ^[5]
Em consequência do constante e rápido desenvolvimento, a International Business Machines Corporation criou em 1949 a IBM World Trade Corporation, uma subsidiária inteiramente independente, cujo objetivo era aumentar vendas, serviços e produção fora dos Estados Unidos.
As fábricas e laboratórios da IBM funcionam em 15 diferentes países. Essas fábricas estão integradas aos laboratórios de desenvolvimento na França, Alemanha, Espanha, Itália, Holanda, Suécia, Inglaterra, Brasil, Argentina, Colômbia, México, Canadá, Austrália e Japão.^[6]
A IBM é uma das principais empresas que investe em pesquisa e desenvolvimento mantendo-se na liderança do ranking de publicação de patentes há 16 anos consecutivos - a IBM publicou 4.914 patentes norte-americanas em 2009, estabelecendo um recorde histórico para a "Big Blue", mantendo sua liderança contra competidores como a Samsung (3.611 patentes) e a Microsoft (2.906 patentes).
Nos últimos anos, a IBM transformou completamente seu modelo de negócio. A empresa se desfez de várias atividades que já tinham se transformado em "commodities", como os segmentos de PCs e Impressoras, e ampliou os investimentos nas áreas de prestação de serviços, que possuem um superior valor agregado, como consultoria, Informação on Demand e Serviços. Em 2005, sua divisão de PCs foi vendida para a empresa chinesa Lenovo.^[7]

IBM Brasil

Edifício da empresa em São Paulo, uma das filiais no Brasil.

A IBM Brasil - Indústria, Máquinas e Serviços Ltda é uma das subsidiárias da IBM World Trade Corporation.
Em 1917, a IBM surgiu no Brasil, ainda funcionando com o nome de Computing Tabulating Recording Company. O Brasil foi o primeiro país do mundo a receber uma filial da IBM. Nesse mesmo ano, foi firmado o primeiro contrato para a prestação de serviços com a Diretoria de Estatística Comercial.
Com os resultados obtidos, o Governo Brasileiro resolveu contratar a CTR para o censo demográfico de 1920. Nesse mesmo ano chegaram ao Brasil as primeiras máquinas impressoras.
O ano de 1924 marcou o estabelecimento definitivo da IBM Brasil.

Vista aérea do edifício da empresa em São Paulo, uma das filiais no Brasil.

Presente em mais de 170 países, a IBM opera no modelo de empresa globalmente integrada e emprega 386 mil pessoas em todo o mundo. Em 2008, a empresa atingiu um faturamento global de US$ 103,6 bilhões.
Hoje, o Brasil possui o segundo maior centro de prestação mundial de serviços da IBM. Para poder atender clientes de qualquer lugar do mundo, a IBM Brasil faz parte do que a empresa define como "Global Delivery Model", modelo integrado de prestação de serviços que garante custos competitivos, excelência e padronização de processos.

Cronologia

• 1925 - Foram feitas as primeiras instalações de relógio auto-regulados.
• 1928 – Introduziu no Brasil o cartão de 80 colunas e também os primeiros cursos técnicos.
• 1930 – Iniciou a criação das primeiras filiais nos estados, juntamente com o apoio que a IBM deu ao setor educacional.
• 1933 – Foi contratada pelo governo alemão para serviços que mais tarde seriam usados pela máquina de morte alemã http://en.wikipedia.org/wiki/IBM_and_the_Holocaust .
• 1939 – Thomas John Watson inaugurou, no Rio de Janeiro, a primeira fábrica IBM na América do Sul, no bairro de Benfica, cidade do Rio de Janeiro.
• 1950 a 1954 – Foram introduzidas as primeiras calculadoras eletrônicas e outros equipamentos que alteraram profundamente os métodos de ensino e de produção.
• 1960 – A IBM lançou o primeiro computador eletrônico IBM: o RAMAC 305. Adotou-se a denominação IBM do Brasil, onde a empresa passou a viver a era dos computadores eletrônicos.
• 1961 – Iniciou-se, na fábrica de Benfica, a montagem dos computadores 1401. Equipamento de maior sucesso na história de processamento de dados.^[8]
• 1963 – Inaugurada a filial de Brasília.
• 1964 – Com a demanda do mercado mundial de processamento de dados, iniciou-se a exportação de máquinas perfuradoras e verificadoras e, em 1970, o valor das exportações de produtos DP (Data Processing – produtos na área de computação) e OP (Office Products – produtos orientados para escritórios, como as famosas máquinas de Datilografia IBM), fabricados no Brasil já era superior a 14 milhões de dólares. Surgimento do IBM System/360.
• 1966 – IBM do Brasil assinou com a IBRA o maior contrato de serviços de dados na história da IBM. Lançou-se no mercado brasileiro a máquina de escrever elétrica, IBM 72, foram assinados também os primeiros contratos para os sistemas IBM 1130 e IBM S/360.
• Década de 1970 – Marcada pelo crescimento da informatização no Brasil, introduziu-se o primeiro sistema de teleprocessamento no Bradesco e a instalação do primeiro CPD na Bolsa de Valores onde instalou-se o seu primeiro CPD. O computador IBM, no ano seguinte, é divulgado por todo o país com um veículo ambulante – o Road Show.
• 1971 – Inaugurou-se a fábrica de Hortolândia, iniciando-se uma nova fase tecnológica. Em 1972, começa a produção da unidade central de processamento do computador sistema S/370 modelo 145, além das unidades de fitas magnéticas 3420 e controladoras de fitas 3803. Também em Sumaré, começa a produção da família de terminais 3270, em 1973, e a produção das impressoras seriais modelo 3287. A empresa atinge exportações de US$ 54 milhões no ano de 1974.
• 1979 – A empresa coloca o Centro de Suporte a Clientes no Rio, em São Paulo de em Brasília em funcionamento, e inicia a produção da CPU 4341 com capacidade máxima de 16 Mbytes e em 1980, os processadores 4331-MG2 e 4341-MG2, além dos discos magnéticos 3370.
• 1981 – Inicia-se a produção das máquinas de escrever elétricas 196 e 196C e a instalação do sistema de correio eletrônico PROFS. A empresa passa então, em 1984, a se chamar IBM Brasil. É criado, no mesmo ano, em São Paulo o Centro de Tecnologia de Software. No ano seguinte, instala-se em Sumaré o Centro de Tecnologia de Hardware.
• 1985 – IBM Brasil faz parceria com a Gerdau, que cria a GSI (Gerdau Serviços de Informática), transferindo toda a atividade dos bureaus de serviço da IBM.
• 1987 – A IBM Brasil completa seus 70 anos.
• 1988 – Inicia-se as parcerias de produtos com empresas nacionais, como a Digilab, para impressoras e a Conpart para fabricar unidades de fitas magnéticas.
• 1989 – Começam as parcerias de fabricação com a Nelco para controladoras de terminais e com a TDA para os terminais 3276 / 3278 monocromáticos.
• Década de 1990 – IBM faz parceria com a Itautec, para a fabricação e comercialização do AS/400 e uma associação com a SID, para a produção do PS/2.
• 1994 – IBM assumiu o controle acionário da GSI. Neste ano lançou o Aptiva, com processador Intel 486 DX4.
• 1995 – Em 1995 a IBM Brasil cria o conceito de trabalho em parceria com empresas nacionais e anuncia o primeiro protocolo de entendimento com a Conpart, para a produção de fitas magnéticas. Outra parceria, com a Gerdau, cria a GSI (Gerdau Serviços de Informática), transferindo toda atividade dos bureaus de serviço da IBM.
• 2007 - A IBM Brasil completa seus 90 anos, com uma apresentação do grupo Bandaloop.
• 2009 - A marca IBM é a segunda marca mais valiosa do mundo.
• 2014 - A IBM Brasil assume a gestão da Scopus Tecnologia Ltda, departamento de T.I do Banco Bradesco.

Foi eleita pelo Great Place to Work Institute (GPTW) como uma das cem melhores empresas para se trabalhar no Brasil.^[9]

Executivos

CEO's IBM Corporation

Nome	Período
Thomas J. Watson	1914 - 1956
Thomas Watson, Jr.	1956 - 1971
T. Vincent Learson	1971 - 1973
Frank T. Cary	1973 - 1981
John R. Opel	1981 - 1985
John Fellows Akers	1985 - 1993
Louis V. Gerstner, Jr.	1993 - 2002
Samuel J. Palmisano	2002 - 2012
Ginni Rometty	2012 - atualmente

General Manager Brasil

Nome	Período
Bruno di Leo
Rogério de Oliveira
Ricardo Pelegrini	2008 - 2012
Rodrigo Kede de Freitas Lima	2012 - 2015
Marcelo Porto	2015 - atual

Aliança IBM

Em 21 de setembro de 2004 a IBM e a PeopleSoft (que mais tarde foi adquirida pela Oracle) anunciaram — conforme o press release^[10] — "a mais importante aliança na história das duas empresas". Esta parceria visava a plataforma de infra-estrutura e as soluções empresarias mais abrangentes e integradas do setor. A PeopleSoft padronizaria seus aplicativos líderes de mercado na plataforma líder de middleware da IBM, e as duas empresas passariam a comercializar as soluções conjuntas.

Logotipos

• 

  O logotipo que foi usado entre 1924-1946. O logotipo está em um formato para sugerir um globo, cercado pela palavra "Internacional".^[11]
• 

  O logotipo que foi usado entre 1947-1956. O "globo" foi substituído simplesmente pelas letras "IBM".^[12]
• 

  O logotipo que foi usado entre 1956-1972. A IBM disse que as letras assumiram uma aparência mais sólida e balanceada.^[13]
• 

  O logotipo listrado foi usado pela primeira vez em 1967 e substituiu o logotipo de aparência mais sólida em 1972. As listras horizontais, sugerem "velocidade e dinamismo".^[14]

O logo atual de oito barras foi projetado em 1972 pelo designer gráfico Paul Rand.

Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.

 

Funçoes dos Sistemas Operacionais

 

 

Sistema Operacional

 

 

 

 

 

Um sistema operativo ou sistema operacional (em inglês: Operating System - OS) ou ainda software de sistema é um programa ou um conjunto de programas cuja função é gerenciar os recursos do sistema (definir qual programa recebe atenção do processador, gerenciar memória, criar um sistema de arquivos, etc.), fornecendo uma interface entre o computador e o usuário. Embora possa ser executado imediatamente após a máquina ser ligada, a maioria dos computadores pessoais de hoje o executa através de outro programa armazenado em uma memória não-volátil ROM chamado BIOS num processo chamado "bootstrapping", conceito em inglês usado para designar processos auto-sustentáveis, ou seja, capazes de prosseguirem sem ajuda externa. Após executar testes e iniciar os componentes da máquina (monitores, discos, etc), o BIOS procura pelo sistema operacional em alguma unidade de armazenamento, geralmente o Disco Rígido, e a partir daí, o sistema operacional "toma" o controle da máquina. O sistema operacional reveza sua execução com a de outros programas, como se estivesse vigiando, controlando e orquestrando todo o processo computacional.
Segundo alguns autores (Silberschatz et al, 2005; Stallings, 2004; Tanenbaum, 1999), existem dois modos distintos de conceituar um sistema operacional:

• visão top-down pela perspectiva do usuário ou programador: é uma abstração do hardware, fazendo o papel de intermediário entre o software (programas) e os componentes físicos do computador, o (hardware); ou
• numa visão bottom-up, de baixo para cima: é um gerenciador de recursos, i.e., que controla quais aplicações (processos) podem ser executadas, quando devem ser executadas e quais recursos (memória, disco, periféricos) podem ser utilizados.

A sigla usual para designar esta classe de programas é SO (do português, Sistema Operacional ou Operativo) ou OS (do inglês Operating System).

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História

Sistema operacional em linha de comando.

Na primeira geração (aproximadamente 1945-1955), os computadores eram tão grandes que ocupavam salas imensas. Foram basicamente construídos com válvulas e painéis, e os sistemas operacionais "não existiam". Os programadores, que também eram os operadores, controlavam o computador por meio de chaves, fios e luzes de aviso. Nomes como Howard Aiken (Harvard), John von Neumann (Instituto de Estudos Avançados de Princeton), John Adam Presper Eckert Jr e William Mauchley (Universidade da Pennsylvania) e Konrad Zuse (Alemanha) formaram, com suas contribuições, a base humana para o sucesso na construção dos computadores primitivos. Na geração seguinte (aproximadamente 1955-1965), foram criados os sistemas em lote (batch systems), que permitiram melhor uso dos recursos computacionais. A base do sistema operacional era um programa monitor, usado para enfileirar tarefas (jobs). O usuário foi afastado do computador; cada programa era escrito em cartões perfurados, que por sua vez eram carregados, juntamente com o respectivo compilador (normalmente Fortran ou Cobol), por um operador, que por sua vez usava uma linguagem de controle chamada JCL (job control language).
No início da computação os primeiros sistemas operacionais eram únicos, pois cada mainframe vendido necessitava de um sistema operacional específico. Esse problema era resultado de arquiteturas diferentes e da linguagem que cada máquina utilizava. Após essa fase, iniciou-se a pesquisa de sistemas operacionais que automatizassem a troca de tarefas (jobs), pois os sistemas eram monousuários e tinham cartões perfurados como entrada (eliminando, assim, o trabalho de pessoas que eram contratadas apenas para trocar os cartões perfurados).
Diz-se que Alan Turing era um mestre nos primeiros Manchester Mark I, e ele já estava derivando a concepção primitiva de um sistema operacional a partir dos princípios da máquina de Turing universal.^[1]
Um dos primeiros sistemas operacionais de propósito geral foi o CTSS, desenvolvido no MIT. Após o CTSS, o MIT, os laboratórios Bell da AT&T e a General Eletric desenvolveram o Multics, cujo objetivo era suportar centenas de usuários. Apesar do fracasso comercial, o Multics serviu como base para o estudo e desenvolvimento de sistemas operacionais. Um dos desenvolvedores do Multics, que trabalhava para a Bell, Ken Thompson, começou a reescrever o Multics num conceito menos ambicioso, criando o Unics (em 1969), que mais tarde passou a chamar-se Unix. Os sistemas operacionais eram geralmente programandos em assembly, até mesmo o Unix em seu início. Então, Dennis Ritchie (também da Bell) criou a linguagem C a partir da linguagem B, que havia sido criada por Thompson. Finalmente, Thompson e Ritchie reescreveram o Unix em C. O Unix criou um ecossistema de versões, onde destacam-se: System V e derivados (HP-UX, AIX); família BSD (FreeBSD, NetBSD, OpenBSD, etc.), Linux e até o Mac OS X (que deriva do Mach e FreeBSD).
Na década de 1970, quando começaram a aparecer os computadores pessoais, houve a necessidade de um sistema operacional de utilização mais fácil. Em 1980, William (Bill) Gates e seu colega de faculdade, Paul Allen, fundadores da Microsoft, compram o sistema QDOS ("Quick and Dirty Operating System") de Tim Paterson por $50.000, batizam-no de DOS (Disk Operating System) e vendem licenças à IBM. O DOS vendeu muitas cópias, como o sistema operacional padrão para os computadores pessoais desenvolvidos pela IBM. IBM e Microsoft fariam, ainda, uma parceria para o desenvolvimento de um sistema operacional multitarefa chamado OS/2. Após o fim da breve parceria a IBM seguiu sozinha no desenvolvimento do OS/2.
No começo da década de 1990, um estudante de computação finlandês postou um comentário numa lista de discussão da Usenet dizendo que estava desenvolvendo um núcleo de sistema operacional e perguntou se alguém gostaria de auxiliá-lo na tarefa. Este estudante chamava-se Linus Torvalds e o primeiro passo em direção ao tão conhecido Linux foi dado naquele momento.

Os sistemas operativos mais utilizados no Mundo

Nome	Fundação/Empresa	Versão mais recente	Ano de lançamento	Percentagem	Utilizadores
Windows	Microsoft	Windows 8.1	2013	88.90%	400 milhões
OS X	Apple Inc.	OS X v10.10 "Yosemite"	2014	5.54%	22,5 milhões
Sistemas baseados em Linux	Linus Benedict Torvalds	Kernel Linux 3.18.1	2014	2,13%	8,5 milhões

Outros sistemas operativos livres:

Nome	Equipe de desenvolvimento	Núcleo	Ano do início do desenvolvimento	Versão mais recente
ReactOS	ReactOS Foundation	ReactOS Kernel	1996	ReactOS 0.3.13
FreeDOS	FreeDOS.org	FreeDOS Kernel	1994	FreeDOS 1.0
FreeBSD	FreeBSD Team	FreeBSD Kernel	1996	FreeBSD 8.2
GNU	Free Software Foundation	GN Hurd	1984	GNU 0.2

Visão geral

Existem vários sistemas operativos; entre eles, os mais utilizados no dia a dia, normalmente utilizados em computadores domésticos, são o Windows, Linux e Mac OS X.

O OS/360 foi colocado na estrutura principal de todos os computadores IBM no início de 1964, incluindo os computadores que ajudaram a NASA a colocar o homem na lua.

Um computador com o sistema operativo instalado poderá não dar acesso a todo o seu conteúdo dependendo do utilizador. Com um sistema operativo, podemos estabelecer permissões a vários utilizadores que trabalham com este. Existem dois tipos de contas que podem ser criadas num sistema operativo, as contas de Administrador e as contas limitadas. A conta Administrador é uma conta que oferece todo o acesso à máquina, desde a gestão de pastas, ficheiros e software de trabalho ou entretenimento ao controle de todo o seu Hardware instalado. A conta Limitada é uma conta que não tem permissões para aceder a algumas pastas ou instalar software que seja instalado na raiz do sistema ou então que tenha ligação com algum Hardware que altere o seu funcionamento normal ou personalizado pelo Administrador. Para que este tipo de conta possa ter acesso a outros conteúdos do disco ou de software, o administrador poderá personalizar a conta oferecendo permissões a algumas funções do sistema como também poderá retirar acessos a certas áreas do sistema.
O sistema operativo funciona com a iniciação de processos que este irá precisar para funcionar corretamente. Esses processos poderão ser ficheiros que necessitam de ser frequentemente atualizados, ou ficheiros que processam dados úteis para o sistema. Poderemos ter acesso a vários processos do sistema operativo a partir do gestor de tarefas, onde se encontram todos os processos que estão em funcionamento desde o arranque do sistema operativo até a sua utilização atual. Pode-se também visualizar a utilização da memória por cada processo, no caso de o sistema operativo começar a mostrar erros ou falhas de acesso a programas tornando-se lento, pode-se verificar no gestor de tarefas qual dos processos estará bloqueado ou com elevado número de processamento que está a afectar o funcionamento normal da memória.

Sistemas Operacionais Modernos

Um sistema computacional moderno consiste em um ou mais processadores, memória principal, discos, impressoras, teclado, mouse, monitor, interfaces de rede e outros dispositivos de entrada e saída. Enfim, é um sistema complexo.^[2]
Um dos conceitos mais fundamentais dos Sistemas Operacionais Modernos é a distinção entre o programa e a atividade de executá-lo. O programa é apenas um conjunto estático de diretrizes e sua execução é uma atividade dinâmica^[3]
Outra das diferenças que podemos observar entre um sistema operacional e aplicações convencionais é a forma com que suas rotinas são processadas em função do tempo. Um sistema operacional não é executado de forma estruturada. Suas rotinas são executadas concorrentemente em função de eventos assíncronos. Em outras palavras, eventos que podem ocorrer a qualquer momento.^[4]

Funcionamento

Um sistema operacional possui as seguintes funções:

1. gerenciamento de processos;
2. gerenciamento de memória;
3. sistema de arquivos;
4. entrada e saída de dados.

Gerenciamento de processos

O sistema operacional multitarefa é preparado para dar ao usuário a ilusão que o número de processos em execução simultânea no computador é maior que o número de processadores instalados. Cada processo recebe uma fatia do tempo e a alternância entre vários processos é tão rápida que o usuário pensa que sua execução é simultânea.
São utilizados algoritmos para determinar qual processo será executado em determinado momento e por quanto tempo.
Os processos podem comunicar-se, isto é conhecido como IPC (Inter-Process Communication). Os mecanismos geralmente utilizados são:

• sinais;
• pipes;
• named pipes;
• memória compartilhada;
• soquetes (sockets);
• trocas de mensagens.

O sistema operacional, normalmente, deve possibilitar o multiprocessamento (SMP ou NUMA). Neste caso, processos diferentes e threads podem ser executados em diferentes processadores. Para essa tarefa, ele deve ser reentrante e interrompível, o que significa que pode ser interrompido no meio da execução de uma tarefa.

Gerenciamento de memória

 

O sistema operacional tem acesso completo à memória do sistema e deve permitir que os processos dos usuários tenham acesso seguro à memória quando o requisitam.

O primeiro servidor para WWW rodou em um NeXTSTEP baseado no BSD.

Vários sistemas operacionais usam memória virtual, que possui 3 funções básicas:

1. Assegurar que cada processo tenha seu próprio espaço de endereçamento, começando em zero, para evitar ou resolver o problema de relocação (Tanenbaum, 1999);
2. Prover proteção da memória para impedir que um processo utilize um endereço de memória que não lhe pertença;
3. Possibilitar que uma aplicação utilize mais memória do que a fisicamente existente.

Swapping

Dentro de gerenciamento de memória, pode não ser possível manter todos os processos em memória, muitas vezes por não existir memória suficiente para alocar aquele processo. Para solucionar esse problema existe um mecanismo chamado swapping, onde a gerência de memória reserva uma área do disco para o seu uso em determinadas situações, e um processo é completamente copiado da memória para o disco; este processo é retirado da fila do processador e mais tarde será novamente copiado para a memória; Então, o processo ficará ativo na fila novamente. O resultado desse revezamento no disco é que o sistema operacional consegue executar mais processos do que caberia em um mesmo instante na memória. Swapping impõe aos programas um grande custo em termos de tempo de execução, pois é necessário copiar todo o processo para o disco e mais tarde copiar novamente todo o processo para a memória. Em sistemas onde o usuário interage com o programa durante sua execução, o mecanismo de swapping é utilizado em último caso, quando não se é possível manter todos os processos na memória, visto que a queda no desempenho do sistema é imediatamente sentida pelo usuário.^[5]

Sistema de arquivos

A memória principal do computador é volátil, e seu tamanho é limitado pelo custo do hardware. Assim, os usuários necessitam de algum método para armazenar e recuperar informações de modo permanente.
Um arquivo é um conjunto de bytes, normalmente armazenado em um dispositivo periférico não volátil (p.ex., disco), que pode ser lido e gravado por um ou mais processos.

Tipos de Sistemas

Sistemas multi-processadores

Os sistemas multi-processadores – dois ou mais processadores trabalhando juntos – podem ser divididos em duas partes:

• Sistemas fortemente acoplados;
• Sistemas fracamente acoplados.

Dentro de sistemas fortemente acoplados – memória única compartilhada por dois ou mais processadores, tendo um mesmo sistema operacional gerenciando todos os processadores –, encontramos mais duas divisões:

• Sistemas simétricos – onde os processadores têm a mesma função;
• Sistemas assimétricos – onde um processador (mestre) pode executar serviços do sistema operacional.

Dentro de sistemas fracamente acoplados – mais de dois sistemas operacionais que são ligados por canal de comunicação, tendo hardware e sistemas operacionais independentes –, existem mais duas divisões:

• Sistemas operacionais de rede – cada sistema, também chamado host ou nó, possui seus próprios recursos de hardware, como processadores, memória e dispositivos de entrada e saída. Os nós são totalmente independentes dos terminais, sendo interconectados por uma rede de comunicação de dados, formando uma rede de computadores.

Os sistemas operacionais de rede são utilizados tanto em redes locais (Local Area Network - LAN), como em redes distribuídas (Wide Area Network - WAN). A ligação entre os diversos nós é feita por uma interface de rede que permite o acesso aos demais componentes da rede. Não existe um limite máximo para o número de nós que podem fazer parte de uma rede de computadores. Cada nó é totalmente independente dos demais, possuindo seu próprio sistema operacional e espaço de endereçamento. Os sistemas operacionais podem ser heterogêneos. Na Internet, cada host pode estar processando um sistema operacional diferente, mas todos estão se comunicando através do mesmo protocolo de rede, no caso, os protocolos da família TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol).^[4]

• Sistemas operacionais distribuídos – computadores independentes que parecem um único computador aos olhos do usuário; Trata-se de um conjunto de processos que são executados de forma concorrente, cada um dos quais acessando um subconjunto de recursos do sistema. E essa comunicação é feita em forma de envio de mensagens.

Interface de uso

Os sistemas operacionais fornecem abstração de hardware para que seus recursos possam ser usados de maneira correta e padronizada, mas para ser possível operar um computador, é necessário fornecer também uma interface para que o usuário possa desfrutar dos recursos do sistema. Atualmente as principais interfaces de uso são as seguintes:

Interface de terminal

A interface de terminal, também chamada "CLI" (Command Line Interface) funciona exclusivamente com teclado e mouse. Os comandos são digitados a partir de um prompt e são interpretados por um interpretador de comandos, conhecidos também por shells, bastante comuns em sistemas padrão POSIX. Um exemplo de interpretador de comandos seria o Bash. Usada geralmente por usuários avançados e em atividades específicas, como gerenciamento remoto, utiliza poucos recursos de hardware em comparação a interface gráfica.

Interface textual

Aplicativo com interface textual, rodando no sistema operacional FreeDOS

Assim como a interface de terminal, a interface textual também é baseada em texto, porém também tem à disposição um ambiente de trabalho composto por menus, janelas e botões. Esse tipo de interface tinha um uso difundido em aplicações baseadas no MS-DOS, que, inclusive, nas versões mais recentes contava com um gerenciador de programas e arquivos baseados nesse tipo de interface (o DOS Shell). Atualmente essa interface é muito rara, praticamente restrita a sistemas implementados na década de 1980 e início da década de 1990. Esse ambiente ainda prescinde do uso mouse, embora seja possível usá-lo através do uso da biblioteca ncurses no desenvolvimento dos softwares.

Interface gráfica

Nesse tipo de interface, também chamada GUI (Graphic User Interface) além de menus, janelas e botões também existem figuras, tanto vetoriais quanto fotografias. O usuário interage com esse tipo de interface usando o mouse, podendo também usar o teclado e teclas de atalho, ou então usando toques e gestos em touchscreens. É possível fazer todo tipo de tarefa usando interface gráfica, como edição de vídeos e imagens, sendo somente alguns tipos muito específicos de tarefas que se saem melhor em linha de comando. Acrescentar facilidade de uso e agilidade é o objetivo da interface gráfica, tendo a desvantagem de consumir muito mais memória que interfaces de linha de comando. Ao contrário das interfaces textuais e de terminal, as interfaces gráficas dependem de um servidor gráfico para funcionar e se comunicar com o sistema, e no caso dos sistemas para desktops e laptops, inclui um gerenciador de janelas em muitos casos, para que seja possível usar mais de um aplicativo na mesma tela. Em sistemas padrão POSIX é comum existir mais de um ambiente gráfico para o mesmo sistema, podendo ser escolhido a critério do usuário.

Interface de voz

Interfaces de voz, ou VUI (Voice User Interface), são aquelas em que o usuário interage com o sistema por meio de comandos sonoros. Sendo de desenvolvimento relativamente recente, tem sua aplicação em dispositivos adaptados para cegos e têm aparecido também em smartphones e tablets recentemente.

Classificações

Um exemplo da linha de comando

Em relação ao seu projeto (arquitetura), segundo Tanenbaum (1999):

• Núcleo monolítico ou monobloco: o núcleo consiste em um único processo executando numa memória protegida (espaço de núcleo) executando as principais funções. Ex.: MAC OS X, OS/2, Windows, Linux, FreeBSD.
• Micronúcleo ou modelo cliente-servidor: o núcleo consiste de funções mínimas (comunicação e gerenciamento de processos), e outras funções, como sistemas de arquivos e gerenciamento de memória, são executadas no espaço do usuário como serviços; as aplicações (programas) são os clientes. Ex.: GNU Hurd, Mach.
• Sistema em camadas: funções do núcleo irão executar em camadas distintas, de acordo com seu nível de privilégio. Ex.: Multics.
• Monitor de máquinas virtuais: fornece uma abstração do hardware para vários sistemas operacionais. Ex.: VM/370, VMware, Xen.

Quanto ao gerenciamento de processos, pode-se usar a seguinte classificação:

• Monotarefa: pode-se executar apenas um processo de cada vez Ex.: MS-DOS.
• Multitarefa: além do próprio SO, vários processos de utilizador (tarefas) estão carregados em memória, sendo que um pode estar ocupando o processador e outros ficam enfileirados, aguardando a sua vez. O compartilhamento de tempo no processador é feito de modo que o usuário tenha a impressão que vários processos estão sendo executados simultaneamente. Cada processo recebe um tempo para ser executado. Ao final desse tempo, outro processo é executado. Essa alternância de processos chama-se concorrência.
• Multitarefa cooperativa: Executa dois ou mais programas em simultâneo mas o programa que está em primeiro plano tem controlo sobre o processador. Neste caso se este programa falhar bloqueia o computador e tem que ser reiniciado. Exempo de SO: Windows 3.x e versões anteriores ao Mac OS 8.
• Multitarefa preempetiva: É o processador que controla a execução dos programas, desta forma permite ao sistema operativo recuperar o controlo caso um programa bloqueie. O utilizador perde os trabalhos do programa que falhou mas os restantes programas continuam a trabalhar. Exemplo de SO: Unix; Linux; Windows 95 e superiores; MAC OS 8 e superiores; etc.
• Elemento de lista com marcas:

Ex: OS/2, Windows, Linux, FreeBSD e o Mac OS X. Cabe destacar que processos só podem estar executando simultaneamente caso o sistema seja multiprocessado, já que, em que cada instante de tempo, apenas um processo está em execução em um processador ou núcleo de processamento (core).

• Multiprocessamento: o SO distribui as tarefas entre dois ou mais processadores. Se os processadores estivem na mesma máquina física, o sistema é chamado de Sistema Multiprocessado Fortemente Acoplado. Caso esteja em máquinas diferentes, trata-se de um Sistema Multiprocessado Fracamente Acoplado.

Quanto à quantidade de usuários que podem utilizar o sistema concorrentemente:

• Monousuário: apenas um usuário por vez (apesar de poder suportar recursos como troca de usuário). Ex.: Windows. Esse também pode ser acessado por terminais e conexão remota.
• Multiusuário: vários usuários usam o computador ao mesmo tempo, seja por diversos terminais, seja por conexão remota como o SSH. Ex.: Linux, Unix.

Exemplos de sistemas operacionais ativos

Para desktop/servidores

• CentOS
• DaVinci OS
• Debian
• DragonflyBSD
• eComStation
• Fedora
• FreeBSD
• FreeDOS
• Gentoo
• Haiku
• Inferno
• Linux Mint
• Mageia
• Mandriva Linux
• MenuetOS
• MINIX
• NetBSD
• OpenBSD
• OpenSuSE
• OS X
• PCLinuxOS
• Plan 9
• ReactOS
• Slackware
• Solaris
• Unix System V
• Ubuntu
• Microsoft Windows

Para dispositivos móveis (tablets e smartphones)

• Android
• Bada
• Blackberry OS
• Firefox OS
• iOS
• Maemo
• Tizen
• Ubuntu Touch
• WebOS
• Windows Phone
• Symbian OS
• RedHat

Unix foi o primeiro sistema operacional moderno

Visando o problema da incompatibilidade de SOs de máquinas distintas, um grupo de desenvolvedores da AT&T criaram o Unix em 1969, sendo o primeiro sistema operacional moderno da computação.
Sua primeira versão foi escrita em linguagem Assembly, sendo posteriormente reescrita em C no ano de 1973, linguagem que é utilizada até os dias de hoje. Este sistema introduziu conceitos muito importantes para a computação: portabilidade, multi-usuário, multi-tarefas e compartilhamento de tarefas.
Durante a década de 70, o Unix foi distribuído gratuitamente (incluindo seu código fonte) para universidades e órgãos governamentais norte-americanos, o que conferiu muita popularidade a este sistema. Sua interface era totalmente em modo texto sem interface gráfica.
Em 1977 foi lançado o BSD, sistema operacional fortemente baseado no Unix, focado principalmente para a execução em máquinas específicas de alto desempenho, como o famoso computador VAX, o qual foi uma referência de hardware na época.
Atualmente, a grande maioria dos sistemas operacionais são baseados no Unix, tanto em desktops quanto em servidores e em dispositivos móveis, sendo o Windows - líder absoluto no mercado de desktops - a mais notável exceção.

Exemplos de sistemas operacionais importantes que foram descontinuados

Para desktops

• MS-DOS
• OS/2
• BeOS
• NeXTStep
• CP/M
• Mac OS

Exemplos de sistemas operacionais para outros dispositivos não PC:

Para dispositivos móveis

• Android
• iOS
• MeeGo
• Symbian
• Windows Mobile

Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.