ARQUITETURA DE COMPUTADORES E SISTEMAS OPERACIONAIS P/ CONCURSOS PÚBLICOS FOCO: ESAF/CESGRANRIO/FCC. Prof. Almeida Jr

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1 ARQUITETURA DE COMPUTADORES E SISTEMAS OPERACIONAIS P/ CONCURSOS PÚBLICOS FOCO: ESAF/CESGRANRIO/FCC Prof. Almeida Jr

2 Processos Conceitos Básicos Nomes Tipos Batch: jobs CPU-bound T.Sharing: Tarefas/Processos I/O-bound Definição Um processo é um programa em execução (entidade ativa) Programa (entidade passiva) Processos em segundo plano Mais lentos

3 Partes de um Processo Pilha (dados temporários) Variáveis locais, endereços de retorno e parâmetros de funções Heap Alocação dinâmica Dados Variáveis Globais Texto Código do programa

4 Elementos de um processo É formado por: contexto de hardware Conteúdo dos registradores contexto de software Identificação (PID,UID) Quotas Privilégios espaço de endereçamento. área de memória reservada Process Control Block (PCB)

5 Troca de Contexto

6 Estados de um Processo Novo: Processo sendo criado Em execução: Processo executando na CPU Em espera: Processo esperando um evento (ex: I/O) Pronto: Processo está esperando sua vez de assumir a CPU Concluído: Processo terminou a sua execução.

7 (ESAF/AFRFB/2002) O estado de um processo é definido, em parte, pela sua atividade presente. Quando o processo está esperando para ser atribuído a um processador, ele se encontra em um estado denominado a) de espera. b) de execução. c) pronto. d) novo. e) encerrado

8 (ESAF/ACE/2012) Em sistemas multiprogramáveis, são estados do processo: a) Execução (executing). Disponível (avaliable). Espera (log). b) Execução (running). Pronto (ready). Espera (wait). c) Direção (driving). Ponto (float). Espera (waste). d) Execução (running). Inserção (insert). Avaliação (controll). e) Pronta execução (ready running). Compartilhamento (sharing). Espera (wait).

9 (ESAF/AFRFB/2002) Um processo pode ser definido como a) a memória disponível para execução de um programa. b) a memória utilizada durante a execução de um programa. c) a memória compartilhada entre dois ou mais programas. d) um programa em execução. e) as chamadas ao sistema.

10 (ESAF/ACE/2012) Nos sistemas multiprogramáveis, a) um processo é gerido por rotinas de hardware, contexto de arquitetura e espaço de endereçamento. b) um processo é endereçado pelo contexto de memória, pelo contexto de software e pelo hardware disponível. c) um processo é programado em hardware, desenvolvido no sistema operacional e endereçado apenas de forma indexada. d) um programa é formado por contexto de hardware, entrada de software e espaço de memória. e) um processo é formado por contexto de hardware, contexto de software e espaço de endereçamento.

11 Comunicação entre processos (Inter-Process Communication - IPC) Modelos Básicos Memória Compartilhada Transmissão de mensagens

12 Mecanismos de IPC Locais Pipes Comuns (unidirecional) Cliente/Servidor Sockets RPC Nomeados (bidirecional) No Unix são chamados de FIFOS Filas de Mensagens Local procedure-call LPC (windows)

13 (FCC/SEFAZ/2009) Os mecanismos IPC disponíveis, tais como Sinais, Pipes, Soquetes, Mensagens, Memória compartilhada e Semáforos de System V, são implementados no núcleo do Linux pelo subsistema primário a) Sistemas de arquivos. b) Sistema de comunicação interprocessos. c) Gerenciador de processo. d) Gerenciador de memória. e) Gerenciador de E/S.

14 (UFF/Analista de TI/2009) No Linux, os processos se comunicam por meio de um mecanismo de troca de mensagens utilizando canais de comunicação. Esse mecanismo é conhecido como: a) shell; b) pipes; c) PID; d) i-node; e) cluster.

15 (VUNESP/2009) Em sistemas operacionais, memória compartilhada é a) um local para armazenamento das instruções mais frequentemente utilizadas em um programa. b) um mecanismo de sincronização entre processos. c) um mecanismo de comunicação entre processos. d) uma área de memória adicional que pode ser utilizada pelo computador, como por exemplo, um pen drive. e) uma técnica para economizar área de armazenamento.

16 Escalonamento de Processos Escalonador de longo prazo (ou escalonador de jobs) Seleciona o carrega novos processos na memória. Responsável pelo grau de multiprogramação (quantidade de processos na memória) Escalonador de curto prazo (ou escalonador de CPU) Seleciona qual processo na fila de prontos será executado na CPU. Escalonador de médio prazo Responsável pelo swapping (remove processo da memória e coloca no disco) Diminuir o grau de multiprogramação.

17 (ESAF/CGU/2008) A decisão de adicionar um novo processo ao conjunto de processos a serem executados é função do escalonamento a) de entrada/saída. b) a curto prazo. c) a médio prazo. d) a longo prazo. e) de entrada/saída a curto prazo.

18 (ESAF/CGU/2008) A decisão de adicionar um novo processo ao conjunto de processos a serem executados é função do escalonamento a) de entrada/saída. b) a curto prazo. c) a médio prazo. d) a longo prazo. e) de entrada/saída a curto prazo.

19 Escalonamento de Curto Prazo A fila de prontos não é necessariamente um FIFO Quanto a preempção Com Prempção (pode ser tomado) Sem Preempção ou coperativo Scheduler x Dispatcher O Escalonador escolhe o processo O dispachante é que carrega o processo na CPU

20 Critérios de Escalonamento Utilização da CPU Tentar manter a CPU ocupada todo tempo Throughput Processos concluídos/unidade de tempo Tempo de turnaround Entre submissão e conclusão Tempo de espera Soma de tempos na fila prontos Tempo de resposta Até a primeira resposta o sistema

21 Algoritmos de Escalonamento FCFS (first come, first served) O tempo médio de espera depende da ordem dos processo SJF (shorstest-job-first) Algoritmo ótimo (menor tempo médio de espera) Como saber o tamanho dos processos? Prioridades Problema do bloqueio indefinido (inanição) Round Robin Solução: Envelhecimento Cada processo tem um quantum Longo => FCFS Curto => Cada processo tem um processador com velocidade 1/n

22 (ESAF/SUSEP/2010) São critérios de escalonamento de processos em sistemas operacionais: a) througset, custo de recicling, tempo de turnover. b) throughput, tempo de espera, tempo de turnaround. c) throughput, tempo de controle, tempo de stayaround. d) output, paralelismo de controle, tempo de movearound. e) threadout, velocidade de espera, memória de turnaround.

23 (CESPE/2010/INMETRO/PESQUISADOR) Diferentes algoritmos de escalonamento de CPU possuem diferentes propriedades e a escolha de um determinado algoritmo pode favorecer uma classe dos processos em detrimento de outra. Assinale a opção que apresenta um algoritmo capaz de produzir starvation. a) prioridade b) Round-Robin c) primeiro a chegar, primeiro a ser atendido d) eleição e) múltiplas filas com realimentação

24 (FCC/2010/DPE-SP) Os processos no sistema operacional que possuem um timer, chamado de quantum, onde todos os processos ganham o mesmo valor de quantum para rodarem na CPU, caracterizam o escalonamento de processos do tipo a) RR - Round-Robin. b) FIFO - First in, first out. c) FCFS - First come, first served. d) SJF - Shortest Job First. e) SRT - Shortest Remaining Time.

25 (ESAF/AFRE PA/2002) Analise as seguintes afirmações relativas a Sistemas Operacionais. I. Um recurso preemptível é aquele que pode ser retirado do processo que é proprietário dele sem nenhum problema. II. Um conjunto de processos está em um impasse se cada processo no conjunto está esperando um evento que somente outro processo no conjunto pode causar. III. A memória é um exemplo de recurso não preemptível. IV. As impressoras são preemptíveis. Indique a opção que contenha todas as afirmações verdadeiras. a) I e II b) II e III c) III e IV d) I e III e) II e IV

26 Threads Uma thread é um processo leve As threads compartilham: Código Dados Arquivos Cada threads possui: Conjuntos de registradores Pilha

27 Modelos de Geração de Multithreads Suporte Nível usuário (threads de usuário) Nível kernel (threads de kernel) Modelos Muitos para um Um para um Muitos para muitos

28 Modelos de Geração de Multithreads Muitos para um Um para um Muitos para muitos ( U <= K) Modelo de dois níveis

29 (ESAF/AFRFB/2002) Muitos sistemas operacionais fornecem suporte a threads (fluxos de controle) de usuários e de kernel, resultando em diferentes modelos de multithreading. O modelo muitos-para-muitos a) mapeia muitos threads de usuários em um thread de kernel e, recursivamente, em outro thread de usuário. b) mapeia um thread de usuário em um thread de kernel e, recursivamente, em outro thread de usuário. c) multiplexa muitos threads de usuários em um número menor ou igual de threads de kernel. d) multiplexa muitos threads de usuários em um número maior ou igual de threads de kernel. e) mapeia muitos threads de usuários em um número sempre maior de threads de kernel

30 (CESGRANRIO/2008/PETROBRAS) Alguns sistemas operacionais permitem que seus processos criem múltiplos threads de execução. Em operação normal, o que é previsto que os threads de um mesmo processo do sistema operacional compartilhem? a) Arquivos abertos b) Registradores c) Pilha (stack) d) Variáveis locais de cada thread e) Contador de instrução (program counter)

31 (FCC/2007/TRE)No modelo de processos dos sistemas operacionais, o fato de múltiplas execuções poderem ocorrer no mesmo ambiente com alto grau de independência entre elas, é uma das características acrescidas a esse modelo a) pelos threads. b) pelos registradores. c) pelas placas controladoras. d) pelos microprocessadores. e) pelas máquinas de estado finito.

32 Sincronização de Processos Processo Cooperativo Pode afetar ou ser afetado por outros processos Condição de corrida Vários processo manipulando o mesmo dados e o resultado final depende da ordem de acesso ao s recursos Seção Crítica Segmento de código que um processo pode alterar recursos compartilhados (arquivo, varáveis comuns, etc)

33 Manipulação dos Deadlocks Métodos Protocolo de prevenção ou impedimento de deadlocks Prevenção: evitar umas das quatro condições Impedimento: Usa informações adicionais para decidir se um processo espera ou não pelo recurso. Permitir que deadlock ocorra e executar recuperação Matar o processo Preempção de recursos Ignorar o problema e fingir que nunca ocorrerá

34 Soluções para o problema de seção crítica Solução de Peterson Lock Mutex É uma solução de SW Semáforo binário Restrita a dois processos Monitores Lock TAD (Tipo Abstrato de Dados) Solução de HW Seção crítica protegida por locks Semáforos Variável inteira acessada com operações atômicas: Garante que só um processo rodad e cada vez Monitor Nome_do_Monitor{ Procedure p1{ } Wait(), P, Down (decrementa): recurso adquirido Signal(), V, Up (incrementa): recurso liberado.. Procedure p2{ } }

35 Deadlocks Definição Um processo em espera não consegue mudar de estado, pois os recursos que solicitou estão reservados para outros processos em espera Condições Necessárias Exclusão mútua Apenas um processo acessa o recurso (pelo menos um recurso não compartilhável) Posse e Espera Processo de posse de pelo menos um recurso e esperando por outros de posse de outros processos. Inexistência de preempção Espera circular [Po,P1,...,Pn]

36 (CESGRANRIO/2008)Em um sistema operacional sendo executado em um determinado computador, o processo A obteve acesso exclusivo ao recurso X e o processo B obteve acesso exclusivo ao recurso Y. Momentos depois, A está aguardando a liberação de Y antes de ele próprio liberar X, enquanto B está aguardando a liberação de X antes de ele próprio liberar Y. Esta situação recebe o nome de a) loopback. b) deadend. c) thread-safe. d) reflection. e) deadlock.

37 (FCC/2009) Considere as condições: I. Exclusão mútua. II. Posse e espera. III. Não preempção. IV. Espera circular. Ocorrerá deadlock se estiverem presentes a) I e II, apenas. b) I e III, apenas. c) II e III, apenas. d) II e IV, apenas. e) I, II, III e IV.

38 (FGV/2010) Analise o seguinte conceito. "Situação que dois ou mais usuários (ou processos) se autobloqueiam devido a não liberação de recursos concorrentes, onde, cada um, separadamente, espera indefinidamente que o outro finalize o processamento, criando um impasse. Portanto, é uma situação em que duas ou mais transações se encontram em estado de espera simultânea, cada uma esperando que uma outra finalize o processamento para poder prosseguir". A denominação desse conceito e o termo técnico que o provoca são, respectivamente: a) deadlock e bloqueio. b) bloqueio e deadlock. c) bloqueio e inconsistência. d) inconsistência e bloqueio. e) deadlock e inconsistência.

39 (ESAF/AFRFB/2002) Quando vários processos competem por um número finito de recursos, poderá ocorrer uma situação denominada deadlock. Com relação a esta situação é correto afirmar que a) é condição necessária e suficiente para ocorrer uma situação de deadlock quando houver um processo que esteja mantendo pelo menos um recurso e esteja esperando para obter recursos adicionais que estejam sendo mantidos por outros processos no momento. b) é condição necessária e suficiente para ocorrer uma situação de deadlock quando houver pelo menos um recurso mantido em modo não-compartilhado. c) é condição necessária e suficiente para ocorrer uma situação de deadlock a garantia da não-preempção em um dos recursos envolvidos. d) uma forma de prevenção de deadlocks é garantir a não-preempção para todos os recursos. e) um dos métodos para se tratar deadlock é permitir que o sistema entre em estado de deadlock e depois se recupere.

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