O que é um sistema operacional?

Conforme pontuou muito bem Carlos E. Morimoto no livro Hardware, o Guia Definitivo, um bom sistema operacional é invisível. Isto fica bem claro no dia a dia, quando você está lembrando muito do sistema operacional pode ter certeza que algo não está certo, como o caso clássico de problemas com atualizações ou algum tipo de incompatibilidade. Quando tudo está funcionando bem o SO realmente opera de modo invisível, atuando na detecção e interpretação do hardware, além de atuar como uma mesa imaginária, em que as mais variadas aplicações rodam em cima, expandindo a capacidade de operação desse software básico tão importante.

O que é um sistema operacional?

Conceitualmente, podemos definir o sistema operacional como um software primário que opera entre o hardware do dispositivo e milhares de outros softwares, os aplicativos. Evidentemente que essa definição é um modo mais enxuto de encarar o que é um sistema operacional, já que o seu modo de operação é extremamente complexo e completo, incorporando elementos de baixo nível, como os drivers que realizam a comunicação do SO com os mais variados hardwares  e de alto nível, como os aplicativos e interface gráfica. A interface gráfica é um elemento essencial que mudou completamente a interação homem-máquina, facilitando a interação diária do usuário com os elementos do sistema operacional.

Sim, nem sempre os sistemas operacionais, até mesmo quando os computadores começaram a chegar nos lares de todo o mundo, eram tão bonitos, funcionais, com janelas, pastas, menus suspensos, entre outros atributos. Antes dessa revolução tridimensional, os sistemas tinham apenas a inserção de linhas de comando como interface de interação.

Este tipo de característica, exigia conhecer comandos e tornava a computação uma “brincadeira” confusa, afastando o uso de um público mais amplo. Esse tipo de evolução também passou completamente pelos próprios computadores. Vide o caso da Apple, o primeiro computador lançado por eles, o Apple I, de 1976, era um produto para hobbistas, que exigia um certo conhecimento para ser operadora e que não tinha cara de um produto de “vitrine”. A partir do Apple II, de 1977, o computador adotou uma estrutura, uma capa, que escondia os componentes e associava o produto a outros produtos do dia a dia.

O primeiro sistema operacional a ter uma interface gráfica foi o Macintosh OS 1.0, lançado pela Apple em 1984. Como efeito complementar, recomendados que você dê uma lida nesse outro artigo em nosso site que conta um causo bem engraçado, uma briga entre Steve Jobs e Bill Gates, sobre a lendária rivalidade em torno da interface gráfica em sistemas operacionais.

Jobs chamava Gates de ladrão, por ter copiado a interface gráfica do Macintosh OS 1.0 para desenvolver o Windows, sistema operacional da Microsoft com elementos gráficos, deixando de lado o MS-DOS, com seu interpretador de comandos. Mas a realidade é que tanto Apple quanto Microsoft copiaram outra empresa, a Xerox, que realmente criou a interface gráfica, mas não levou a ideia pra frente.

A interface gráfica é um elemento fantástico e importante para a evolução dos sistemas operacionais, mas não é a parte mais importante de um SO. Há muitas outras coisas acontecendo no plano de fundo, que seriam impossíveis sem o kernel, o núcleo. Essa parte representa o acesso de baixo nível, a comunicação com o hardware. Ele é esse intermediário entre o físico e o lógico. Rodeando o núcleo, como astros que orbita ao redor do sol, temos outras funcionalidades: A interface gráfica, a gerência do processador, gerência da memória, gerência de dispositivos, gerência de arquivos, gerência de proteção, suporte de rede, etc.

Já que estamos falando do kernel vale contar rapidamente uma história que envolve a criação do que hoje conhecemos como GNU/Linux, o símbolo máximo da cultura do software aberto. Em 1984, Richard Stalman criou um sistema operacional similar ao Unix, ele batizou a criação de Unix. O projeto desde o início visava o livre compartilhamento, sem amarras burocráticas de um produto de alguma grande corporação. Stalman incentiva a livre colaboração, que poderia melhorar o produto, e no caso dessa fase inicial até encaixar um elemento central, o kernel. O kernel do sistema de Stalman foi concebido por outra pessoa, Linus Torvalds. O kernel recebeu o nome de Linux!

O papel do sistema operacional é tão determinante que cabe a ele distribuir a capacidade de processamento, fornecer aos aplicativos em execução uma área da memória, implementar a interação com cada dispositivo via driver, entre muitíssimos outros encargos. Falando em driver é importante falar um pouco mais sobre ele. O driver é um intérprete para que o sistema operacional trabalhe com os mais variados hardware, de placas de vídeo a placas de rede.

Esses drivers podem já estar embarcados diretamente numa biblioteca do sistema, capaz de identificar e já colocar em operação a placa de áudio, por exemplo. No entanto, a instalação completa do driver, fornecida diretamente pelo fabricante do componente, coloca à disposição do usuário um painel, que também faz uso da interface gráfica, para que recursos suportados sejam ativados e ajustes sejam colocados em prática.

O sistema operacional não surgiu juntamente com a computação, não era algo tão indissociável, como encaramos hoje. Na verdade, o desenvolvimento de sistemas modernos, que podem ser vistos como antecessores diretos do que temos hoje, foi iniciado nos anos 60, com o CTSS (MIT), o OS/360 (IBM) e Multics (MIT, GE e Bell Labs).

É provável que você nunca tenha parado pra pensar os inúmeros dispositivos que você interage durante o dia e que dependem diretamente de um sistema operacional. O sistema operacional não está presente apenas em computadores, smartphones e tablets. Há sistemas operacionais que gerenciam micro-ondas, lavadoras, roteadores, equipamentos de GPs, além de sistemas para o controle de gerenciamento de voo, controle de reatores nucleares, entre outras coisas.

Esses sistemas para soluções embarcadas são conhecidos como sistemas operacionais de tempo real. Ao contrário do que o nome possa deixar parecer, este tipo de sistema não precisa atuar de forma ultraveloz, na verdade, o que caracteriza um sistema operacional de tempo real é o seu funcionamento controlado, adotando um comportamento previsível, minimizando latências imprevisíveis. Diferentemente de um sistema como o Windows, Linux ou Mac OS, os sistemas de tempo real são bem mais específicos, voltados para realizar um conjunto de tarefas específicas.

Além do modo de uso real, o sistema operacional pode ser utilizado através da virtualização, uma representação que visa fazer a simulação de um outro sistema. Por exemplo, você pode ter o Windows 10 como base na máquina e utilizar algum software que trabalha com virtualização para rodar o Linux. O sistema virtualizado fará uso da capacidade da máquina, compartilhando recursos, e é uma solução interessante para o teste de aplicações específicas.

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