ENADE 2011 SISTEMAS OPERACIONAIS

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1 ENADE 2011 SISTEMAS OPERACIONAIS

2 SOs: conteúdos comuns Gerência de processos/processador Comunicação Concorrência e Sinc. de Processos Gerenciamento de Memória Alocação de Recursos e Deadlocks Sistemas de Arquivos Gerenciamento de Dispositivos de E/S

3 Gerência de processos/processador processo = programa em execução (código+dados+pilha+contexto) contextos de processos são armazenados em descritores de processos (BCP/PCB) processos alternam ciclos de UCP e E/S: I/O-bound: bursts curtos de CPU CPU-bound: bursts longos de CPU

4 Gerência de processos/processador multiprogramação: quando um processo precisa esperar, outro é executado cooperativa: o processo somente perde a UCP voluntariamente (quando faz uma chamada de sistema) preemptiva: um processo pode perder a UCP quando faz uma chamada de sistema ou quando termina o seu limite de tempo

5 Gerência de processos/processador compartilhamento de tempo (time-sharing): cada processo fica com a UCP por uma fatia de tempo (time-slice ou quantum) a UCP é passada para outro processo depois que todos tiverem recebido a sua fatia de tempo, a execução volta para o primeiro processo multiprocessamento

6 Gerência de processos/processador processos passam por diferentes estados: o SO organiza os processos em listas

7 Gerência de processos/processador escalonadores: selecionam o processo que receberá a UCP curto prazo: seleção do processo da lista de aptos que receberá a UCP médio prazo: controle de swapping longo prazo: controle de sistemas batch

8 Gerência de processos/processador algoritmos de escalonamento: FCFS (First-Come-First-Served) SJF (Shortes-Job-First) Prioridade postergação indefinida e envelhecimento Round-Robin tamanho ideal do time-slice Filas Multi-nível

9 Concorrência e Comunicação Aplicações concorrentes: são formadas por mais de um processo aproveitam melhor o tempo de UCP (mais tempo em execução) melhor desempenho em SMP maior complexidade

10 Concorrência e Comunicação Aplicações concorrentes podem ser formadas por processos que se comunicam usando mecanismos de IPC threads (processos leves) se comunicam através de memória compartilhada ou mecanismos de IPC

11 Concorrência e Comunicação Aplicações concorrentes com processos: chamadas como fork(), wait(), exec() e exit() são usadas para criar processos exemplos de mecanismos de IPC: dutos, troca de mensagens, memória compartilhada, semáforos, sinais, morte do filho e rastreamento

12 Concorrência e Comunicação Aplicações concorrentes com processos: chamadas como fork(), wait(), exec() e exit() são usadas para criar processos exemplos de mecanismos de IPC: dutos, troca de mensagens, memória compartilhada, semáforos, sinais, morte do filho e rastreamento

13 Concorrência e Comunicação Aplicações concorrentes com threads: sistemas multithread permitem processos com mais de um fluxo de execução threads compartilham código e dados, mas tem pilha e contexto próprios comunicação via memória compartilhada ou IPC implementação pode ser no nível de usuário (biblioteca) ou de sistema (SO)

14 Concorrência e Comunicação Formas básicas de comunicação: Troca de mensagens Memória Compartilhada Monitores (recursos de linguagens de programação que dão suporte para comunicação através de memória compartilhada)

15 Concorrência e Comunicação Troca de mensagens é bastante utilizada quando não se tem memória compartilhada duas chamadas básicas: send e receive endereçamento pode ser: direto ou indireto classificação: sem buffer/bloqueante/síncrona/rendezvouz com buffer/não bloqueante/assíncrona

16 Concorrência e Comunicação Memória Compartilhada é a forma mais rápida de comunicação podem surgir problemas de seção crítica no acesso a variáveis compartilhadas

17 Sincronização de Processos Problema da Seção Crítica: Solução: processos podem gerar inconsistências ao acessar recursos compartilhados protocolo de entrada + protocolo de saída requisitos: independência de velocidade, progresso, espera limitada e exclusão mútua

18 Sincronização de Processos Solução 1: desabilitar interrupções diminui a eficiência não funciona em SMP Solução 2: spin-locks usa instruções como test-and-set, compare-on-store e swap espera ocupada usado por SOs em SMP

19 Sincronização de Processos Solução 3: semáforos variáveis especiais formadas por valor e fila controladas por 2 operações atômicas: p/sleep/lock/down: decrementa o valor do semáforo e bloqueia o processo (se v<0) v/wakeup/unlock/up: incrementa o valor do semáforo e desbloqueia processo é a solução para aplicações

20 Deadlock processos bloqueados à espera de um evento que somente pode ser causado por um dos processos do conjunto condições necessárias: exclusão mútua segura e espera recursos não são preemptados fila de espera circular

21 Deadlock tratamento: prevenção evitamento detecção e recuperação

22 Gerenciamento de Memória capacidade de memória é definida pelo barramento de endereços: 2 n endereços lógicos (aplicação) x físicos (dispositivo) fragmentação: interna externa

23 Gerenciamento de Memória modelos: múltiplas partições de tamanho fixo múltiplas partições de tamanho variável paginação programa deve ocupar posições contíguas políticas de alocação de áreas livres: firstfit, best-fit, worst-fit, last-fit, next-fit principal problema: fragmentação externa pode usar alocação exata ou em bloco

24 Gerenciamento de Memória paginação: programa dividido em páginas memória dividida em quadros páginas podem ficar em quaisquer quadros o SO preenche a tabela de páginas e a MMU converte endereços lógicos em físicos

25 Gerenciamento de Memória

26 Gerenciamento de Memória paginação (continuação): implementação da tabela de páginas: registradores dedicados memória principal memória associativa (TLB Translation Lookaside Buffer)

27 Gerenciamento de Memória Memória Virtual: execução de um programa que não está todo presente na memória (permite executar programas maiores do que a memória física) overlays (programador + compilador) paginação por demanda (SO + hw)

28 Gerenciamento de Memória Paginação por Demanda: as páginas do programa ficam no disco quando se acessa uma página que não está na memória ocorre uma falha de página (page fault) o SO é chamado e busca a página problema: desempenho

29 Gerenciamento de Memória Paginação por Demanda: algoritmos de substituição escolhem páginas para serem jogadas para disco FIFO (First-In-First-Out) Ótimo LRU (Least Recently Used) Segunda Chance Histórico dos bits de referência MFU (Most Freq. Used) x LFU (Least...)

30 Sistemas de Arquivos Formato usado para armazenamento de informações em disco Deve definir: que arquivos? - Sistema de Diretórios! que áreas estão livres? - Mapas de bits ou listas de setores livres! onde? - Métodos de alocação!

31 Sistemas de Arquivos Métodos de Alocação: Alocação Contígua First-fit, Best-fit, Worst-fit Alocação Encadeada Alocação Indexada

32 Sistemas de Arquivos Diretórios podem ser implementados como: listas de descritores (FAT) não permite atalhos físicos listas de endereços de descritores (Unix) permite atalhos físicos e simbólicos Atalhos físicos x simbólicos

33 Sistemas de Arquivos Outras questões: Particionamento partições primárias, estendidas, secundárias (ou lógicas) Formatação Montagem física x lógica mount (Unix) A:, B: (Microsoft)

34 Gerenciamento de Dispositivos de E/S

35 Gerenciamento de Dispositivos de E/S Discos magnéticos setores, trilhas, cilindros tempos de acesso: busca, latência (ou rotação), transferência escalonamento: FCFS, SSTF Scan (com ou sem look) C-Scan (com ou sem look) N-Step Scan, N-Step C-Scan

36 QUESTÕES

37 Gerência de processos/processador (TRF/2ª Região 2003 AJ/Inf FEC/UFF 19) Um processo em Unix tem um espaço de endereçamento constituído de três segmentos. Existe um segmento que não pode ser alterado pelo programa, o qual é definido como segmento: (A) de código; (B) de dados; (C)de pilha; (D)de página; (E) de alocação de disco.

38 Gerência de processos/processador (TRF/4ª Região 2010 AJ/Inf FCC 36) No contexto de sistemas operacionais, sobre processos é correto afirmar: (A) Um computador multiprocessador pode ter tantos processos em execução quanto são os processadores. (B) Os termos processo e programa são sinônimos. (C) Todo processo utiliza o mesmo espaço de endereço. (D) A qualquer dado instante somente um processo pode executar instruções em um computador com qualquer tipo de arquitetura. (E) Um processo não pode ter um número zero de processos-pai.

39 Gerenciamento de Memória (ENADE Bacharelado em SI - 22) Com relação ao gerenciamento de memória com paginação em sistemas operacionais, assinale a opção correta. (A) As páginas utilizadas por um processo, sejam de código ou de dados, devem ser obrigatoriamente armazenadas na partição de swap do disco, quando o processo não estiver sendo executado. (B) Todas as páginas de um processo em execução devem ser mantidas na memória física enquanto o processo não tiver terminado. (C) Um processo somente pode ser iniciado se o sistema operacional conseguir alocar um bloco contíguo de páginas do tamanho da memória necessária para execução do processo. (D) O espaço de endereçamento virtual disponível para os processos pode ser maior que a memória física disponível. (E) Um processo somente pode ser iniciado se o sistema operacional conseguir alocar todas as páginas de código desse processo.