O que é um Sistema Operacional? Tipos de SO e Funções

Se você é como eu, tem pelo menos 20 abas do navegador abertas, junto com algumas planilhas e provavelmente alguma música.

Já se perguntou como seu computador nunca fica sem memória ou armazenamento enquanto executa todos esses programas? Todo mundo já teve computadores travando, mas geralmente eles são bons em responder aos comandos. Graças aos sistemas operacionais (SO), podemos nos comunicar com eles mesmo sem saber falar a língua deles.

Um sistema operacional é um programa que, após o programa de inicialização, gerencia todas as aplicações do computador. Programas de aplicação solicitam serviços do sistema operacional usando interfaces de programação de aplicações (APIs). Os usuários dependem de interfaces de usuário, como uma interface de linha de comando (CLI) ou interface gráfica de usuário (GUI) para interagir com o sistema operacional.

Usuários e desenvolvedores de software adoram sistemas operacionais por duas razões. Primeiro, um sistema operacional não depende da interface de usuário da aplicação. Segundo, sistemas operacionais podem gerenciar facilmente funcionalidades de baixo nível dos computadores, incluindo interfaces de rede e armazenamento em disco. Sem um sistema operacional, as aplicações precisariam ter interfaces de usuário, resultando em tamanhos de aplicação maiores e desenvolvimento de software desafiador.

Hoje, sistemas operacionais utilizam drivers de dispositivo para fornecer serviços específicos ao ambiente de hardware. Quando uma aplicação chama o dispositivo de armazenamento, o sistema operacional usa o driver correspondente para converter a chamada em comandos que o hardware subjacente precisa. Como todas as aplicações acessam os mesmos recursos e serviços, sistemas operacionais podem atender inúmeras aplicações.

Computadores geralmente vêm pré-carregados com os seguintes sistemas operacionais de propósito geral, mas você também pode atualizá-los.

• Microsoft Windows tem estado por trás de computadores domésticos e empresariais por anos. Ele vem pré-carregado na maioria dos computadores pessoais. Após disponibilizar a primeira versão nos anos 1980, a Microsoft lançou diferentes versões do Windows, incluindo as populares como Windows 7 e Windows 10.
• macOS é outro sistema operacional popular disponível nos computadores Macintosh da Apple. Versões populares incluem macOS Sierra para desktops e Apple iOS para dispositivos móveis.
• Oracle Linux é um sistema operacional gratuito e de código aberto popular entre desenvolvedores de software e profissionais de inteligência de negócios.

Se você quer aprender mais sobre como sistemas operacionais gerenciam recursos de software e hardware, este artigo é para você.

Sistemas operacionais são o software mais essencial no seu computador. Quer você jogue jogos de computador ou use aplicações do Microsoft 365, todo programa precisa de um ambiente para rodar e realizar seu trabalho pretendido. Sistemas operacionais garantem o uso eficiente do hardware, tornando os sistemas de computador convenientes de usar.

Hora de mergulhar fundo nas funções de um sistema operacional.

Quais são as funções de um sistema operacional?

Agora você sabe que um sistema operacional atua como uma interface entre hardware e software de computador. Ele realiza algumas tarefas básicas como inicializar seu dispositivo, desligá-lo e gerenciar seus arquivos, mas há mais do que aparenta. Confira as funções comuns do sistema operacional abaixo.

Gerenciamento de arquivos

O gerenciamento de arquivos envolve criar, abrir, fechar, atualizar, excluir e organizar arquivos e diretórios. Sistemas operacionais também definem papéis de usuário e gerenciamento de acesso. Por exemplo, você pode querer manter um arquivo com permissão apenas de leitura para que usuários não autorizados não possam editá-lo ou excluí-lo.

Gerenciamento de dispositivos

A maioria dos usuários depende de dispositivos periféricos como mouses, impressoras e teclados para inserir informações em seus computadores. Por sua vez, esses dispositivos de hardware dependem de seus respectivos drivers para funcionar. Um sistema operacional usa um controlador de entrada/saída (E/S) para gerenciar esses drivers de dispositivo e manter seus dispositivos conectados ao seu computador.

Sistemas operacionais também controlam como esses dispositivos se comportam. Por exemplo, você pode querer mover o mouse uma tela de cada vez, mas não poderá fazer isso a menos que um SO permita que você altere as configurações do dispositivo. Além disso, um SO permite que você instale atualizações de dispositivos e aloque dispositivos para certos processos.

Gerenciamento de processos

Não importa se você está criando um painel ou jogando um jogo – tudo o que você faz no seu computador é um processo. Sistemas operacionais entram em modo multitarefa quando você faz várias coisas ao mesmo tempo. Eles sincronizam os processos e oferecem os recursos necessários. Um SO também desaloca recursos uma vez que um processo é concluído.

Gerenciamento de memória

Quando você liga um computador, o sistema operacional se carrega na memória para alocar memória para programas. A memória principal ou primária consiste em grandes arrays de palavras ou bytes, cada um com um endereço.

Um SO rastreia como diferentes aplicações estão usando esses bytes de memória. O objetivo final é garantir que nenhuma aplicação ou processo único ocupe muito espaço de memória e desacelere sua máquina. Sistemas operacionais também podem mover dados e excluir arquivos para criar espaço para processos.

Um SO de multiprogramação executa inúmeras aplicações em um computador de processador único. Esses sistemas operacionais decidem a ordem em que os processos têm acesso à memória. O SO desaloca a memória no final de um processo ou durante a execução de uma operação de E/S.

Contabilidade de trabalho

Sistemas operacionais também rastreiam o uso de recursos do computador. Ter uma visão geral de quais aplicações estão usando quais recursos significa que você pode solucionar problemas de desempenho ou até mesmo identificar instalações de software não autorizadas. Além disso, administradores de sistema usam contabilidade de trabalho para rastrear o uso do sistema, processos problemáticos e cobrança, tudo com base no uso de recursos.

Tipos de SO

Vamos passar por alguns dos tipos de sistemas operacionais mais populares.

1. Sistema operacional em lote: Este sistema operacional processa trabalhos que compartilham os mesmos requisitos como "lotes". Ele executa cada trabalho em uma base de primeiro a chegar, primeiro a ser servido. Esses sistemas operacionais dependem de operadores para agrupar trabalhos semelhantes. Sistemas de folha de pagamento ou extratos bancários usam esses sistemas operacionais.

2. Sistemas operacionais de tempo compartilhado: Também conhecidos como sistemas multitarefa, sistemas operacionais de tempo compartilhado dão a cada tarefa uma certa quantidade de tempo para execução. No final do intervalo de tempo, o SO passa para a próxima tarefa. Exemplos comuns de sistemas operacionais de tempo compartilhado incluem Multics e Unix. Esses sistemas operacionais reduzem o tempo ocioso, já que cada processo tem uma oportunidade igual de execução.

3. Sistemas operacionais distribuídos: Estes são coleções de nós de computador interconectados que compartilham uma rede de comunicação entre si. Sistemas fracamente acoplados ou distribuídos dependem de diferentes computadores autônomos e CPUs para executar trabalhos. LOCUS é um sistema operacional distribuído desenvolvido na Universidade da Califórnia, Los Angeles (UCLA) nos anos 1980.

4. Sistemas operacionais de rede: Estes gerenciam funções de rede, aplicações e segurança em redes privadas. Também conhecidos como sistemas fortemente acoplados, este tipo de SO depende de servidores centralizados para oferecer aos usuários acesso compartilhado a arquivos, segurança e impressão, entre outras funções. Você também pode integrar remotamente novos hardwares e tecnologias no sistema de servidor. Microsoft Windows Server 2003 é um sistema operacional de rede.

5. Sistemas operacionais em tempo real (RTOS): Um sistema operacional em tempo real alterna entre múltiplas tarefas de programação individuais usando um único núcleo de processamento. O intervalo de tempo ou tempo de resposta necessário para processar a entrada é mais curto. Como resultado, você pode alternar rapidamente entre tarefas. RTOS é diferente dos sistemas operacionais que você usa todos os dias. Processos com limite de tempo, como sistemas de controle de tráfego aéreo, operações de mísseis e sistemas de multimídia de rede usam RTOS.

6. Sistemas operacionais móveis: Um SO móvel alimenta dispositivos vestíveis, tablets, smartphones e outros dispositivos digitais portáteis. Android e Apple iOS são os dois sistemas operacionais móveis mais comumente usados.

Agora, vamos olhar para vários componentes que ajudam um SO a realizar tarefas.

Componentes de um sistema operacional

Embora a maioria dos sistemas operacionais tenha estruturas diferentes, eles usam componentes semelhantes para realizar operações lógicas. Confira abaixo.

• Gerenciamento de processos lida com múltiplos processos simultâneos em execução em um sistema operacional. Um SO aloca memória para aplicações para que elas funcionem eficientemente. As atividades de gerenciamento de processos incluem criação, suspensão, retomada, sincronização e comunicação.
• Gerenciamento de dispositivos de E/S esconde especificidades de hardware dos usuários. Em vez disso, fornece aos usuários detalhes abstratos para facilitar o uso. Este componente, que fornece código de driver de dispositivo e gerencia memórias de dispositivo, também é responsável pelo cache de buffer do sistema (um recurso de memória que medeia a transferência de dados).
• Gerenciamento de arquivos envolve gerenciar dispositivos de armazenamento em massa (pense em discos rígidos ou discos duros) e organizar seus conteúdos para acessibilidade. Um SO realiza várias atividades de gerenciamento de arquivos, como criação e exclusão de diretórios, manipulação de arquivos e backup.
• Gerenciamento de rede é o processo de gerenciar e administrar uma rede de computadores. Um SO pode realizar funções de manutenção da qualidade do serviço, análise de falhas, gerenciamento de segurança de rede e monitoramento de desempenho.
• Gerenciamento de memória principal maximiza a utilização da memória de um sistema de computador oferecendo armazenamento rápido para uma CPU. A memória principal é um grande array de armazenamento com um endereço, mas pode perder conteúdo em caso de falha do sistema ou desligamento de energia. O gerenciamento de memória ajuda um SO a rastrear o uso de memória e carregar novos processos quando a memória se torna disponível.
• Gerenciamento de armazenamento secundário faz backup da memória principal e auxilia na execução de processos. A maioria dos computadores usa discos para armazenar dados para programas como formatadores, compiladores e montadores. Esses programas são armazenados em disco até serem carregados na memória. Atividades comuns de gerenciamento de disco incluem agendamento de disco, alocação de armazenamento e gerenciamento de espaço livre.
• Gerenciamento de segurança garante que cada programa, processo ou usuário acesse apenas recursos autorizados. Por exemplo, a memória de hardware pode executar tarefas apenas dentro de seu próprio espaço de endereço. Este mecanismo usa um temporizador para evitar que processos ganhem controle da CPU. O gerenciamento de segurança também impede que processos executem seus próprios dispositivos de E/S.
• Sistema de intérprete de comandos chama um ou mais programas do sistema para executar comandos do usuário. Declarações de controle geralmente dão esses comandos ao sistema operacional. Programas então leem e interpretam declarações de controle para execução automática.

Vantagens do sistema operacional

Você não pode executar um sistema de computador sem um SO, mas especificamente, como os sistemas operacionais beneficiam você? Um bom SO:

• Atua como uma interface entre usuários e hardware de computador. Um sistema operacional permite que você insira dados, execute operações e obtenha os resultados desejados. Não importa a complexidade de uma tarefa, um SO ajuda você a se comunicar com um sistema de computador sem precisar falar a língua dele.
• Compartilha recursos entre múltiplos usuários e dispositivos. Você pode compartilhar recursos de servidor com modems, máquinas de fax e impressoras, e outros usuários podem compartilhar informações com você via e-mail e aplicativos.
• Não requer que você escreva código. Como sistemas operacionais usam interfaces gráficas de usuário (GUIs), você não precisa contratar programadores ou conhecer linguagens de programação para executar tarefas.
• Protege dados com autenticação de usuário. Sistemas operacionais modernos usam múltiplos processos de autenticação, como verificação biométrica, nome de usuário e senha, ou autenticação de objeto físico para prevenir acesso não autorizado a dados.
• Mantém sistemas atualizados. Sistemas operacionais também protegem seu sistema de ataques de vírus em evolução e bugs com atualizações frequentes.
• Permite que você execute múltiplas tarefas ao mesmo tempo. Você pode facilmente multitarefar e interagir com diferentes programas de computador simultaneamente, graças ao agendamento de CPU e multiprogramação.

Melhores sistemas operacionais em 2024

Os melhores sistemas operacionais facilitam para você executar programas simultâneos enquanto gerencia CPU, software e hardware. Confira os principais sistemas operacionais abaixo.

Para ser incluído nesta categoria, um software de sistema operacional deve:

• Executar aplicações simultaneamente
• Gerenciar software e hardware de dispositivos
• Trabalhar com a CPU para alocar memória e armazenamento

*Esses cinco principais sistemas operacionais vêm do Relatório Grid® de Outono de 2024 da G2. Algumas avaliações podem ser editadas para clareza.

1. Windows 11

Windows 11 é o mais recente SO da Microsoft, projetado com uma aparência e sensação renovadas para melhorar a produtividade e criatividade do usuário. Apresentando um Menu Iniciar redesenhado, desktops virtuais aprimorados e layouts de encaixe, o Windows 11 oferece uma experiência de usuário simplificada.

O que os usuários mais gostam:

"O que eu mais gosto no Windows 11 é sua interface de usuário modernizada e recursos de produtividade aprimorados. O Menu Iniciar e a barra de tarefas centralizados criam uma aparência mais limpa e organizada, enquanto o recurso de Layouts de Encaixe melhora significativamente as capacidades de multitarefa. Além disso, as melhorias gerais de desempenho fazem o sistema parecer mais rápido e mais responsivo, proporcionando uma experiência de usuário mais suave."

— Avaliação do Windows 11, Nilesh C.

O que os usuários não gostam:

"Uma coisa que notei desde que atualizei para o Windows 11 é que minha RAM ficou quase cheia. Está levando mais tempo de computação do que o Windows 10, o que às vezes resulta em travamentos do Windows.

— Avaliação do Windows 11, Deepesh S.

2. Windows 10

Windows 10 da Microsoft é um sistema operacional líder que é fácil de usar, seguro e integrável.

O que os usuários mais gostam:

“É um sistema operacional baseado em GUI agradável com toda a funcionalidade necessária para tarefas do dia a dia. Tem uma boa facilidade de suporte e também é muito bom para jogos. Gostei do suporte a drivers para todos os tipos de dispositivos. O Microsoft Office é a melhor aplicação que a Microsoft já criou.”

— Avaliação do Windows 10, Ujjwal A.

O que os usuários não gostam:

“Alguns aplicativos indesejados são instalados automaticamente, o que é um problema de privacidade. Programas e jogos mais antigos podem não funcionar mais neste último sistema operacional Windows da Microsoft.”

— Avaliação do Windows 10, Syed Khalid M.

3. Apple iOS

Apple iOS é um sistema operacional móvel avançado que alimenta dispositivos móveis da Apple. Ele apresenta uma interface direta e segurança robusta.

O que os usuários mais gostam:

“As medidas de segurança que já estão integradas no iOS fazem dele uma das plataformas mais poderosas. Os usuários podem confiar nele para completar tarefas diárias e salvar informações privadas com confiança.”

— Avaliação do Apple iOS, Adnan S.

O que os usuários não gostam:

“O preço é bastante alto, o que é compreensível, mas o hardware deles poderia ser um pouco mais robusto. Também odiei que eles acabaram com o conector de fone de ouvido anos atrás, mas isso é uma pequena reclamação.”

— Avaliação do Apple iOS, Amanda R.

4. Chrome OS

Chrome OS, desenvolvido pelo Google, é um sistema operacional leve projetado especificamente para simplicidade, velocidade e segurança. Ele é construído em torno do navegador Chrome e usa aplicações baseadas em nuvem, tornando-o uma escolha ideal para usuários que dependem fortemente de serviços web.

O que os usuários mais gostam:

"Eu aprecio a experiência perfeita que as Configurações do Chrome e os perfis oferecem, pois são sincronizados sem esforço entre dispositivos. A capacidade de fazer login em qualquer dispositivo Chrome usando minha conta do Google e retomar instantaneamente de onde parei em segundos é uma mudança de jogo."

— Avaliação do Chrome OS, Frantz C.

O que os usuários não gostam:

"Alguns aplicativos web do Google falham em rodar neste SO. A integração em tempo real é uma tarefa bastante demorada no Google OS. Ele tem um armazenamento muito limitado de 15 GB, que poderia ser maior para os usuários."

— Avaliação do Chrome OS, Shantanu R.

5. Red Hat Enterprise Linux

Red Hat Enterprise Linux (RHEL) é um sistema operacional empresarial líder, renomado por seu desempenho, segurança e estabilidade. Desenvolvido pela Red Hat, o RHEL é projetado para uso em vários ambientes, desde implantações em nuvem até data centers tradicionais.

O que os usuários mais gostam:

"Redhat, também conhecido como RHEL, é o melhor ambiente de SO Linux que qualquer pessoa pode usar em seus ambientes empresariais. É principalmente por causa do suporte e segurança que ele fornece. Ele frequentemente fornece patches para todos os bugs identificados e pode ser usado para implantar, testar e modificar qualquer tipo de pacote baseado em Linux facilmente. Você pode implantar este SO usando recursos de hardware muito baixos, e se você é um amante de CLI, este é o produto que você precisa escolher."

— Avaliação do RHEL, Dulana R.

O que os usuários não gostam:

"Não é fácil de instalar apenas com documentos. Lidar com pacotes, permissões e erros é difícil. Identificar as dependências de certos pacotes e encontrar suas dependências poderia ser mais simples."

— Avaliação do RHEL, Asif A.

Escolha o que é certo para você

Conhecer suas necessidades é importante antes de escolher um sistema operacional entre as muitas opções de código aberto, gratuitas e pagas disponíveis. Um desenvolvedor tem requisitos diferentes de um jogador. Independentemente do que você faz, escolha um sistema operacional que gerencie memória, proteja sua privacidade e se encaixe no seu orçamento.

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Este artigo foi publicado originalmente em 2023. Foi atualizado com novas informações.