Processamento com SPOOL. Utilização do CPU e periféricos. Perfis dos programas. Exemplo IBM 1460 (1963) Problemas no escalonamento.

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1 Processamento com SPOOL Utilização do e periféricos disco Spool de entrada Spool de saída Computador Puramente sequencial Leitor de cartões operador utilizador impressora resultados ASC II - 06/07 1 I/O em concorrência (SPOOL) ASC II - 06/07 2 Exemplo IBM 1460 (1963) Perfis dos programas O I/O domina (I/O bound) O processamento domina ( bound) ASC II - 06/ ASC II - 06/07 4 Escalonamento A reordenação dos trabalhos pode rentabilizar o e os periféricos Problemas no escalonamento Nem sempre se pode a priori, prever o perfil dum programa O perfil pode variar entre execuções Escalonando os trabalhos Como tirar partido do quando do I/O como o disco? Como suportar programas com fases de I/O durante a execução? p.ex. Programas que variam entre I/O e p.ex. Programas interactivos ASC II - 06/ ASC II - 06/07 6 1

2 Múltiplos programas Vários programas em memória prontos a executar Quando um fizer I/O escalonar outro para executar, mantendo o ocupado Vários programas em concorrência (multiprogramação) Multiprogramação (multitasking) Cada programa executa num contexto (processo): Imagem do programa em memória Estado do Estado do I/O O SO muda de contexto quando necessário Oferece um máquina virtual a cada processo É necessário suporte hardware: Um programa "vê" um espaço de memória próprio, recolocado, (e só pode aceder a essa memória) Só o SO acede realmente a toda a memória e aos periféricos gerindo a sua partilha entre os vários ASC II - 06/ ASC II - 06/07 8 Time-sharing Um programa bound pode monopolizar a máquina Mau para o uso dos periféricos Mau para a interactividade Há que partilhar do de por cooperação entre os programas por apreenção do pelo SO (preemption) Time-slice: Cada programa usa no máximo uma determinada fatia de, sendo-lhe o apreendido pelo SO se gastar todo esse. Múltiplos utilizadores Suportado por time-sharing Cada utilizador vê uma máquina virtual No disco tem um conjunto de aplicações No disco guarda um conjunto de dados O utilizador interage dando comandos ao sistema via um shell Manda o sistema executar programas, p.ex. Permite programas interactivos ASC II - 06/ ASC II - 06/07 10 Time-sharing (cont) Estados dum processo Exemplo: 4 concorrem pelo A quando de I/O ou do fim do time-slice o SO atribui o a outro processo prog.a S.O. prog.b escalonador Realmente em execução prog.c prog.d Processo 1 Processo 2 Processo 3 Processo 4 rizador ASC II - 06/07 11 criação terminação escalonado pronto executando fim do time-slice fim do I/O I/O bloqueado ASC II - 06/

3 Sistema interactivo (time-sharing) perif. de entrada Disco (dados e programas) perif. de saída Exemplos de terminais Teletype 33-ASR 1965 Unidade central utilizadores consola Operador/administrador Terminais (perif. de entrada e saída) ASC II - 06/07 13 Digital (DEC) vt ASC II - 06/07 14 Curiosidade (Bell-Labs ) Papel do SO (resumo) Ritchie Thompson Mini-computador DEC PDP-11 com vários periféricos Melhorar a utilização dos recursos disponíveis Escalonar os vários trabalhos/ Suportar a multiprogramação Gerir o hardware: Acede realmente aos periféricos Permite a protecção entre os programas Facilitar a programação Implementa abstracções e oferece uma interface com o hardware mais fácil de usar ASC II - 06/ ASC II - 06/07 16 Abstracções do SO (máquina virtual) Gerir a execução dos programas e os recursos da máquina Criar/terminar os Atribuir espaço de memória a cada processo Noção de ficheiros em disco Executa o I/O com os periféricos Time-sharing do transparente para os Gerir os utilizadores Gerir os recursos que oferece a cada utilizador ASC II - 06/07 17 Resumo (utilizador vs. computador) Modo de trabalho do utilizador Submissão de trabalhos off-line Interactiva (aumenta a produtividade do utilizador) Execução suportada pelo SO Puramente sequencial Concorrência do I/O com computação Usando lotes (c/ I/O off-line) Usando SPOOL (c/ I/O on-line) Concorrência também na computação/multiprogramação (aumenta a eficiência do sistema e rentabiliza a máquina) ASC II - 06/

4 SPOOL e multiprogramação O SPOOL continua válido para a partilha de certos recursos Exemplo: uma impressora partilhada pelos vários programas só é acessível por SPOOL Um programa que pretenda uma impressão, submete o trabalho ao spooler da impressora Este vai imprimindo os vários trabalhos por ordem, garantido que não há "misturas" Termos: computações Sequenciais Uma computação de cada vez (uma só se inicia depois da anterior completamente concluída) Concorrentes Várias computações "concorrem" pelo (não há ordem pré-definida podendo executar-se uma acção de qualquer das computações) Paralelas Várias computações executam verdadeiramente em simultâneo (em paralelo) ASC II - 06/ ASC II - 06/07 20 Termos: os sistemas suportam Multiprogramação Manter vários programas em execução Interactividade Permitir a interacção utilizador/programa Escalonamento Escolher a ordem de execução dos programas Time-sharing Garantir que todos os programas evoluem ao longo do Apreensão do para garantir a sua partilha (preemption) ASC II - 06/07 21 Principais características do UNIX Suporta múltiplos Suporta múltiplos utilizadores Escalonamento com time-slice Organiza o espaço nos discos num sistema de ficheiros hierárquico Possui mecanismos de permissões associado aos e aos ficheiros (o que hoje todos esperamos de um SO) ASC II - 06/07 22 Utilizadores e permissões Utilizadores: identificação, direitos ou permissões O que pode ler, escrever, executar, que de, espaço em memória, espaço em disco, etc Cada utilizador tem de identificar-se perante o SO: login Cada processo recebe os direitos do utilizador que o mandou executar O arranque do SO / Um pequeno programa para boot-strap Responsável pelo carregamento para memória e execução do núcleo do SO Depende de cada computador Depois das inicializações o SO cria o primeiro processo (init) O init dá inicio a uma cascata de criação de ASC II - 06/ ASC II - 06/

5 Árvore de (exemplo) init Spooler de impressão Atendimento de logins por rede Login terminal 1 Shell para utilizador A Comando 'ls' (exemplo de uma sessão.) Login terminal ASC II - 06/07 25 Visão do utilizador Listar : Visão dada pelo comando ps (process status) Exemplo: ps -ef UID PID PPID C STIME TTY TIME CMD root Feb21? 0:03 init [3] cups Feb21? 5:03 cupsd root Feb21? 0:16 /usr/sbin/sshd root Feb21 tty1 0:00 /sbin/getty tty1 root Feb21 tty2 0:00 /sbin/getty tty2 vad :54? 0:00 /usr/sbin/sshd vad :54 pts/1 0:00 -bash vad :55 pts/1 0:00 ps -ef ASC II - 06/07 26 Níveis de software Visão de uma aplicação Modo utilizador (executa num processo) Modo supervisor programa bibliotecas API do SO Chamada ao sistema Núcleo do SO device drivers hardware Chamada ao sistema _exit void _exit(int status); Programa C libc API do SO Núcleo (kernel) exit( ) _exit( ) int SYSCALL rot-int do_exit hardware Código possível _exit: mov eax, EXIT_SCALL mov ebx, [ebp+4] int SYSCALL No caso do linux/x86: EXIT_SCALL=1 SYSCALL=0x ASC II - 06/ ASC II - 06/

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