Informática aplicada à Ciência da Informação

Software e

Redes

Informática aplicada à Ciência da Informação

2

Software Software

Séries de instruções codificadas em linguagem computacional destinadas a informar o computador como desenvolver tarefas

Categorias Software Básico Software Aplicativo (ou de Aplicação)

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Funções dos Sistemas Operacionais

Inicializaçãodo Computador

Gestão deProgramas

Gestão daMemória

Programaçãode Tarefas

Configuraçãode Dispositivos

Controle da Rede

Monitoraçãodo Desempenho

Interfaceamento com o Usuário

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Sistemas Operacionais Funções do Sistema Operacional

Inicialização do Computador Gestão de Programas Gestão da Memória Programação de Tarefas Configuração de Dispositivos Acesso à Web Segurança do Sistema Controle da Rede Monitoração do Desempenho Interfaceamento com o Usuário

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Sistemas Operacionais Localização

Residente no disco rígido do computador (maioria dos casos)

Possibilidade de armazenamento em um chip ROM (handhelds)

Computadores de diferentes portes possuem tipicamente diferentes sistemas operacionais

Tipos similares de computadores podem possuir sistemas operacionais diferentes

Diversos sistemas operacionais não são compatíveis entre si

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Booting Processo de inicialização ou reinicialização de um

computador

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Residente na memória Permanece na memória

enquanto o computador estiver executando

O kernel é residente na memória

Não Residente na memória Instruções permanecem no

disco rígido até que sejam necessárias

Outras partes do SO são não residentes

Kernel Núcleo de um SO

Gestão de memória e dispositivos

Manutenção dos relógios do computador

Inicialização de aplicativos Compartilhamento de recursos

computacionais (programas, dispositivos, dados, informação)

A cada inicialização do computador, o kernel e outras instruções de uso frequente do SO são carregadas

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Passo 1

A fonte de alimentação fornece energia elétrica para as diferentes partes do sistema


Inicialização de um sistema computacional

processador

BIO

S

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Passo 2

O processador procura o BIOS



BIOSBasic Input/Output System

Firmware que contém as instruções de inicialização do computador

processador

BIO

S

11

Passo 3

A BIOS realiza o POST



POSTPower-On Self Test

Teste mediante o qual são verificados componentes tais como mouse, teclado, conectores e placas de expansão

processador

BIO

S

placas deexpansão

conectores

teclado

drive deCD-ROM

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Passo 4

Os resultados do POST são comparados com os dados armazenados no chip CMOS



Chip CMOS

Complementary Metal Oxyde Semiconductor

Armazena informações de configuração do computador e também detecta novos dispositivos conectados

processador

BIO

S

placas deexpansão

conectores

drive de CD-ROM

chipCMOS

13

Passo 5

O BIOS procura os arquivos do sistema no drive A (disco flexível) e, em seguida, no drive C (disco rígido)



Arquivos do sistema

Arquivos específicos do sistema operacional, carregados durante a inicialização

processador

BIO

S

placas deexpansão

conectores

drive de CD-ROM

chipCMOS

discorígido

drive dedisco flexível

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Passo 6

O programa de boot carrega na RAM o kernel do SO (armazenado no HD), o qual assume, a partir de então, o controle do computador



processador

BIO

S

placas deexpansão

conectores

drive de CD-ROM

chipCMOS

discorígido

drive dedisco flexível

módulos dememória RAM

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Step 7


Passo 7

O SO carrega informações de configuração, exibe a área de trabalho (desktop) na tela e executa programas na pasta Iniciar (StartUp)

Pasta Iniciar (StartUp)

Contêiner de uma lista de programas que são automaticamente iniciados quando o computador é inicializado

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Interfaceamento com o Usuário


Controle do modo de entrada de dados e do modo de apresentação das informações na tela do monitor

Interface orientada a caractere

Interface gráfica (GUI ou WIMP)

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Aplicação emAplicação emforegroundforeground

Aplicações emAplicações em backgroundbackground

(listadas na barra (listadas na barra de ferramentas)de ferramentas)

Ambiente Multi-Tarefas Usuário trabalha ao mesmo tempo com duas ou

mais aplicações residentes na memória

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Multi-usuárioMulti-usuário

SO permite a execução simultânea de programas por dois ou mais usuários

Multi-processamentoMulti-processamento

SO pode suportar a execução simultânea de programas por dois ou mais processadores

Computador Tolerante a FalhasComputador Tolerante a Falhas

Continua a operar mesmo se um ou ou mais de seus componentes falhar (duplicação de componentes, tais como processadores, memórias e drives de disco)


Outras características de gestão de programas

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RAM(memória física)


Gestão da Memória Virtual O SO aloca uma

porção de um meio de armazenamento (usualmente o disco rígido) para atuar como RAM adicional

Disco(memória virtual)

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Gestão da Memória Virtual

Passo 1

O SO transfere os dados e as instruções de programas menos usados recentemente para o disco rígido, uma vez que a memória é necessária para outros propósitos

RAM(memória física)


swap out de página

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Gestão da Memória Virtual

Passo 2

O SO transfere os dados e as instruções de programas do disco rígido para a memória quando necessários RAM

(memória física)


swap out de página

swap in de página

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Página copiadado disco para a

memória (swap in)


memória (swap in)

Página copiadada memória parao disco (swap out)


Arquivode swapArquivode swap

Disco rígidoDisco rígido

Dados ou instruçõesde programa utilizados

mais recentemente


mais recentemente

MemóriaMemória

Dados ou instruçõesde programa utilizadosmenos recentemente


Gerenciamentoda memória virtual



memória (swap in)


memória (swap in)



Arquivode swapArquivode swap

Disco rígidoDisco rígido


mais recentemente


mais recentemente

MemóriaMemória





Gestão da Memória Virtual - Síntese


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Driver de Dispositivo Programa que possibilita a comunicação do SO com

um dispositivo de E/S

Cada dispositivo requer um driver próprio

driver de dispositivo

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SISTEMAS OPERACIONAIS

São programas que controlam os computadores, coordenam o hardware e suas tarefas e gerenciam a utilização dos diversos dispositivos de sistema computacional, como: impressoras, monitores, etc. Os sistemas operacionais além de fazerem o interfaceamento entre o hardware e os programas, fazem também a conexão lógica entre o homem e a máquina. Os aplicativos necessitam de um sistema operacional para funcionar, e são desenvolvidos especificamente para ele. Geralmente pode-se dizer que a cada família de CPU, ou geração de computadores, usa-se um sistema operacional diferente. Exemplos:a) MS-DOS (Disk Operating System) Antigo sistema operacional da Microsoft usado

nos computadores PCs e compatíveis (clones);

b) Windows 95, 98, Me, 2000, XP, 2003Sistema operacional para PCs compatíveis;

c) LinuxSistema operacional para PCs compatíveis e principal rival do Windows;

d) UnixSistema operacional usado nos médios e grandes computadores.

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O sistema operacional DOS

MS-DOS acrônimo de Microsoft Disk Operating System é um sistema operacional, comprado pela Microsoft para ser usado na linha de computadores IBM PC. O dono, e criador original do projeto QDOS - Quick and Dirty Operating System, é a empresa Seattle Computer Systems, que foi inicialmente uma tentativa de criar um concorrente do estabelecido Sistema Operacional CP/M que rodasse no recém-lançado processador 8086 da Intel.

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O sistema operacional WINDOWS

É um sistema operacional monousuário, multitarefa (possibilidade de realizar várias tarefas “ao mesmo tempo”) com interface gráfica.

Exemplos de operações executadas pelo Windows:

•Carrega o sistema operacional, gerenciando todo o computador;•Acessa os programas compatíveis com essa plataforma;•Permite o gerenciamento de seus arquivos: cópia, exclusão, recuperação, backups, impressão, formatação de discos (fixos ou flexíveis), entre outras tarefas.

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Mercado dos servidores – computadores de maior porte, rápidos, seguros, e de grande responsabilidade (se eles pararem, a empresa toda pára). Neste mercado, o uso do Unix e do Linux é predominante.

Mercado dos desktops – onde se situam os micros, de menor porte e menor responsabilidade. Neste mercado, a maioria dos micros usam o sistema Windows.

DOIS GRANDES MERCADOS PARA OS SISTEMAS OPERACIONAIS

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Um dos primeiros sistemas operacionais foi o Unix (década de 60), hoje um dos mais usados, tanto em mainframes como micros.

Com o surgimento dos micros, foi criado inicialmente o DOS, e depois o Windows (com recursos para multimídia e conexão em rede).

Na década de 90, foi criado o Linux, por um estudante finlandês (Linus Torvalds). Linus era pobre e não tinha dinheiro para comprar um sistema operacional. Então resolveu criar um para si mesmo. Ele também colocou gratuitamente o sistema na internet para quem quisesse usá-lo.

HISTÓRIA DOS SISTEMAS OPERACIONAIS

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1. Preço (Linux)Uma cópia do Windows XP custa us$ 270. Uma empresa com 1.000 micros, vai gastar us$ 270.000 para poder usá-lo. O Linux é de graça.

2. Facilidade de uso (Windows)Windows é um pouco mais fácil de usar.

LINUX X WINDOWS

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3. Segurança (Linux)A concepção do Windows permite fácil invasão pelo hackers. O Linux foi criado para ser seguro (com base no Unix).

4. Confiabilidade (L)Windows contém muitos bugs, e está sempre sendo consertado (atualizações). Linux é estável, e uma nova versão demora anos, pois tem poucos bugs.

LINUX X WINDOWS

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5. Mercado de desktops (Windows)Dominado pelo Windows, pois foi feito para agradar ao usuário, além de ter surgido antes do Linux.

6. Compatibilidade (Windows)Como a maioria usa Windows, seus arquivos são usados por todos. Se você usar outro sistema, vai criar arquivos que poderão não ser lidos pela maioria.

LINUX X WINDOWS

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7. Aplicativos (Windows)Os fabricantes de aplicativos (editores gráficos, jogos, etc.) desenvolvem seus produtos para os sistemas operacionais dominantes.

8. Documentação (Windows)A Microsoft tem mais dinheiro para desenvolver manuais e helps (ajudas).

9. Assistência técnica (Windows)Idem, a Microsoft tem mais recursos.

LINUX X WINDOWS

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10. Sistema aberto (Linux)

Um sistema aberto é aquele no qual qualquer técnico pode saber exatamente o que ele faz. Um sistema fechado pode estar espionando a empresa ou o usuário e enviando os dados para o fabricante. Na área militar isso é critico.

O Linux é um sistema aberto (você tem acesso ao programa fonte). Windows é fechado (você só recebe o executável - .Exe).

LINUX X WINDOWS

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11. Alto volume de transações (Linus)O Windows foi feito para PCs e não suporta um volume elevado de transações. Por isso, os servidores usam mais Unix e Linux.

12. Personalização (Linux)É a possibilidade de adequar o sistema às necessidades especificas da empresa ou do usuário. Nos sistemas fechados, é muito restrita essa possibilidade. Você tem que usar do jeito que o fabricante decidiu. No Linux, os técnicos da empresa podem adequá-lo às necessidades da empresa, customizando e eliminando módulos desnecessários.

LINUX X WINDOWS

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Nos 12 itens acima, o Windows mostrou-se melhor em seis casos, e o Linux em outros seis. Ou seja, empataram. Mas essa análise não deve ser quantitativa.

Por exemplo, o exército americano resolveu trocar o Windows pelo Macintosh unicamente pela falta de segurança do Windows. Neste caso, apenas um item pesou na decisão.

LINUX X WINDOWS

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Um recurso recente, que só existia em mainframes, está disponível para os micros: as “máquinas virtuais” (a mais famosa é o software da www.vmware.com).

Com ela, você pode ter vários sistemas operacionais instalados: unix, linux, dos, windows, etc.

Com um click do mouse, você pode mudar de um sistema para outro, sem ter que dar a partida novamente no computador. A comunicação entre os vários sistemas pode se dar por uma área comum do disco, formatada de modo a ser compatível com todos os sistemas instalados no computador.

MÁQUINAS VIRTUAIS

http://www.vmware.com/

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COMO SE USA UMA MÁQUINA VIRTUAL?

Por exemplo, você pode usar o linux para acessar a internet (é mais seguro) e realizar projetos de engenharia e científicos (é muito mais rápido). Depois voltar ao windows para elaborar relatórios com os resultados, via office, e distribuir.

MÁQUINAS VIRTUAIS

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Software Aplicativo

Software usado para solucionar um problema em particular ou realizar uma tarefa específica.

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Adquirindo Software

Software customizado– Escrito por programadores contratados pela organização.

Software empacotado (comercial)– Comprado em uma loja, por meio de

catálogo, ou por um site Web.

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Software Customizado

Feito sob medida, especificamente para as necessidades de uma organização.– A organização contrata programadores de

computador para projetar, escrever, testar e implementar software.

Pode ser extremamente complexo e demandar anos para ser escrito.

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Software Empacotado

Vendido em lojas, catálogos ou sites Web.

– Às vezes, é baixado da Internet. O pacote contém um ou mais CDs ou

DVDs, que contêm o software.– Tipicamente, contém a documentação do software.

Projetado para ter usabilidade

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Usabilidade

Fácil de usar: – Deve ser intuitivo até mesmo para o

usuário iniciante.– Pode ser usado com um mínimo de

treinamento e documentação.

ISSO 9241-11 Guidance on Usability (1998)

Usabilidade é a capacidade de um produto ser usado por usuários específicos para atingir objetivos específicos com eficácia, eficiência e satisfação em um contexto específico de uso.

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Linguagens de Programação

Usadas para: Descrever algoritmos, isto é, sequências de

passos que levam à solução de um problema.

Permitir que os usuários especifiquem como estes passos devem ser sequenciados para resolver um problema.

Especificar algoritmos com precisão.

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Linguagem de Programação O que é linguagem?

– “O uso da palavra articulada ou escrita como meio de expressão e de comunicação entre pessoas.”

E Linguagem de programação?– Software através do qual podemos desenvolver

programas para informarmos ao computador o que queremos que seja feito.

Pensamento Humano

(não-estruturado)

Programa Computador

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Linguagem de Programação

Definições– Notação para escrever programas, através dos quais

podemos nos comunicar com o hardware e dar as ordens adequadas para a realização de um determinado processo.

– Conjunto de regras que providencia a maneira de dizer a um computador que operações executar.

– Conjunto de símbolos (vocabulário) e regras (gramática) que especifica como transmitir informações entre usuários e computador.

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Tipos de Linguagem

Linguagens de baixo nível– Restritas a linguagem de máquina.– Forte relação entre as operações implementadas pela

linguagem e as operações implementadas pelo hardware.

Linguagens de alto nível– Aproximam-se das linguagens utilizadas por humanos

para expressar problemas e algoritmos.– Cada declaração numa linguagem de alto nível equivale

a várias declarações numa linguagem de baixo nível.

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Primeiras Linguagens

Programadores usavam linguagem de máquina– Sequências de dígitos binários (0s e 1s). – Por exemplo, a instrução “some 1 + 1” deveria ser

representada como: 10100100 Muitas desvantagens:

– Grande probabilidade de erro em todos os estágios do processo de programação.

– Mesmo sendo com algoritmos simples resulta em longos programas, o que dificulta o processo de validação e detecção de erros.

– O cálculo de endereços de memória devem ser feitos manualmente, com um árduo trabalho e uma grande probabilidade de erros.

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Linguagens Básicas – Assembly

Algumas das desvantagens podem ser superadas fazendo com que o computador seja o responsável pelo estágio de tradução.

O programa ainda é escrito em termos de operações básicas de máquina, mas a tradução em código binário é feita pelo computador.

O programa que faz essa tradução é chamado de assembler Exemplo: ADD 1,1 Trata do problema de cálculo de endereço, usando nomes

em formato de texto para endereçar os dados.

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Linguagem de Baixo Nível

Linguagem de Máquina Significado

0010 0001 1110 carrega no registrador 1 o conteúdo da posição de memória 14

0010 0010 1111 carrega no registrador 2 o conteúdo da posição de memória 15

0001 0001 0010 soma o conteúdo do registrador 1 com o conteúdo do registrador 2 e coloca no registrador 1

0011 0001 1111 armazena o conteúdo do registrador 1 na posição de memória 15

Linguagem de Máquina


0010 0001 1110 LOAD R1, val1 0010 0010 1111 LOAD R2, val2 0001 0001 0010 ADD R1, R2 0011 0001 1111 STORE R1, val2

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Linguagens de Alto Nível x Linguagens de Baixo Nível

Alto nível– Minimiza as dificuldades da programação em Linguagem

de Baixo Nível pois se aproxima da linguagem humana– Problemas podem ser solucionados muito mais

rapidamente e com muito mais facilidade.– A solução do problema não necessita ser obscurecida

pelo nível de detalhes necessários em um programa em linguagem de baixo nível.

– O programa em linguagem de alto nível é normalmente fácil de seguir e entender cada passo da execução.

– Fácil portabilidade em diferentes CPUs.

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Linguagens de Alto Nível x Linguagens de Baixo Nível

Baixo nível– Indicada para funções que precisam implementar

instruções de máquina específicas que não são suportadas por linguagens de alto nível.

– Impossibilidade de uso de linguagens de alto nível (hardware simples).

– Difícil portabilidade em diferentes CPUs.– Minimiza as dificuldades de programação em notação

binária já que faz uso de códigos mnemônicos ao invés da notação binária.

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Linguagens de programação

Linguagem de Máquina


Linguagem de Alto Nível

0010 0001 1110 LOAD R1, val1 val2 = val1 + val2 0010 0010 1111 LOAD R2, val2

0001 0001 0010 ADD R1, R2 0011 0001 1111 STORE R1, val2

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Histórico

Primeira geração: linguagem de máquina. Segunda geração: linguagem de baixo nível. Terceira geração: linguagens de alto nível. São

linguagens estruturadas que se caracterizam por suportarem variáveis, matrizes, instruções condicionais, instruções repetitivas, funções e procedimentos. Exemplos de linguagens de 3ª geração são BASIC, PASCAL, C, COBOL, FORTRAN, etc...

Existem centenas de linguagens de programação, agrupadas em 5 gerações:

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Histórico

Quarta geração: São linguagens declarativas e não procedimentais, isto é, permitem dizermos o que queremos que seja feito e não como queremos que seja feito. O melhor exemplo de linguagem de 4ª geração é o SQL (Structured Query Language), utilizada para consulta e manipulação de bases de dados.

Quinta geração: são normalmente conhecidas como linguagens orientadas a objetos (OO – Object Oriented). Alguns autores incluem também nesta geração os sistemas especialistas, desenvolvimento de inteligência artificial, execução de programas em paralelo.

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Mas, se os computadores trabalham internamente com a linguagem de

máquina, como é que podemos fazer para que o computador entenda os

programas desenvolvidos em linguagem de baixo ou de alto nível?

Código Fonte Tradutor Código

Objeto

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Processamento de linguagens

Interpretação: As ações indicadas pelos comandos da

linguagem são diretamente executadas. Executa repetidamente a seguinte sequência:1. Obter o próximo comando do programa.2. Traduzir para linguagem de máquina e determinar que

ações devem ser executadas.3. Executar estas ações.

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Processamento de linguagens

Compilação: Programas escritos em linguagem de alto nível são

traduzidos para versões equivalentes em linguagem de máquina, antes de serem executados. Passos básicos:1. Traduzir programa para código objeto (compilador).2. Traduzir o código objeto para código relocável

(montador), em linguagem de máquina. 3. Carregar programa inteiro na memória principal, como

código executável de máquina.4. Executar cada instrução.

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Redes de Computadores

Definições Conjunto de computadores autônomos

interconectados por uma única tecnologia [Tanenbaum]

Internet é uma rede de redes Sistema de comunicação que visa a

interconexão entre computadores, terminais e periféricos

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Redes de Computadores

Usos de redes de computadores Aplicações comerciais

– Compartilhamento de recursos físicos e informações– Comunicação entre usuários– Comércio eletrônico

Aplicações domésticas– Compartilhamento de recursos físicos e informações– Comunicação entre usuários– Comércio eletrônico– Entretenimento

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Classificações de Redes

Extensão geográfica– Redes pessoais (Personal Area Networks – PANs)

• Cobrem distâncias muito pequenas• Destinadas a uma única pessoa• Ex.: Bluetooth

– Redes locais (Local Area Networks – LANs)• Cobrem pequenas distâncias (um prédio ou um conjunto de

prédios)• Geralmente pertencentes a uma mesma organização• Taxa de transmissão da ordem de Mbps• Pequenos atrasos de propagação

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Classificações de Redes

Extensão geográfica (cont.)– Redes metropolitanas (Metropolitan Area Networks –

MANs)• Cobrem grandes distâncias (uma cidade)• Ex.: rede baseada na TV a cabo

– Redes de longa distância (Wide Area Networks – WANs)

• Cobrem distâncias muito grandes (um país, um continente)• Transmissão através de comutadores de pacotes interligados

por enlaces dedicados• De um modo geral possuem taxas de transmissão menores que

as das LANs• Atraso de propagação maiores do que das LANs

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Topologias de Redes Estruturas físicas de interligação dos equipamentos da rede Cada uma apresenta características próprias, com

diferentes implicações quanto a– Custo– Confiabilidade– Alcance

Tipos mais comuns– Malha– Estrela– Anel– Barramento– Híbridas

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Topologias de Redes: Malha Completa

Cada estação é conectada a todas as outras estações da rede

Vantagens– Não há compartilhamento do meio físico– Não há necessidade de decisões de por onde enviar a mensagem

(roteamento) Desvantagem

– Grande quantidade de ligações (custo)

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Topologias de Redes: Malha Irregular

Topologia mais geral possível Usada principalmente em redes de longa distância (redes

locais não costumam usar a topologia em malha) Cada estação pode ser conectada diretamente a um número

variável de estações Vantagens

– Arranjo de interconexões pode ser feito de acordo com o tráfego– Pode escolher por onde enviar a mensagem para evitar

congestionamento Desvantagem

– Necessita de decisão de roteamento

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Topologias de Redes: Estrela Usada principalmente em redes locais Decisões de roteamento centralizadas em um nó Cada estação é conectada a esse nó central Vantagem

– Boa para situações onde o fluxo de informações é centralizado Desvantagem

– Problema de confiabilidade no nó central

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Topologias de Redes: Anel Usada principalmente em redes locais Mensagens circulam nó-a-nó até o destino Cada estação tem de reconhecer o próprio nome

(endereço) nas mensagens e copiar as que lhe são destinadas

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Topologias de Redes: Anel Vantagens

– Boa para situações onde o fluxo de informações não é centralizado

– Não há necessidade de decisões de roteamento Desvantagens

– Necessita de mecanismos de acesso ao meio compartilhado

– Confiabilidade da rede depende da confiabilidade individual dos nós intermediários (funcionam como repetidores)

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Topologias de Redes: Barramento Usada principalmente em redes locais Mensagens transferidas sem a participação dos nós

intermediários Todas as estações “escutam” as mensagens Necessidade de reconhecer o próprio nome (endereço)

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Topologias de Redes: Barramento Vantagens

– Não há necessidade de decisões de roteamento– Como não há armazenamento intermediário, pode-se

obter um melhor desempenho em termos de atraso e vazão

Desvantagem– Necessita de mecanismos de acesso ao meio

compartilhado

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Topologias Híbridas Existem ainda configurações híbridas

– Anel-estrela– Barramento-estrela– Estrela-anel– Árvore de barramentos

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Assuntos adicionais

A rede Internet (história, aplicativos, etc.) Blogs e fotologs Softwares aplicativos

ETC.

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