DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO SISTEMAS OPERACIONAIS I SEM/12 PROVA I. Tempo de Prova: 100 minutos / Escore Máximo: 300 pontos

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1 DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO SISTEMAS OPERACIONAIS I SEM/12 PROVA I Tempo de Prova: 100 minutos / Escore Máximo: 300 pontos Aluno: G A B A R I T O Escore: Responda às perguntas de forma sucinta e clara. 1ª Questão (100 pontos) 1. Considerando os possíveis estados de um processo: novo, pronto, pronto suspenso, em execução, bloqueado, bloqueado suspenso, novo e saída, responda: (40) a) Esboce graficamente todas as transições de estado que podem ocorrer neste contexto. Novo Saída Em execução Bloqueado Suspenso Bloqueado Pronto Pronto Suspenso b) Indique os estados e respectivas transições que configuram o escalonamento de curto prazo; R: Estados: Em execução, Pronto e Bloqueado. Transições: Em execução Pronto; Em execução Bloqueado; Pronto Em execução; Bloqueado Pronto. c) Indique os estados e respectivas transições que configuram o escalonamento de médio prazo; R: Estados: Pronto Suspenso e Bloqueado Suspenso. Transições: Bloqueado Bloqueado Suspenso; Bloqueado Suspenso Bloqueado; Bloqueado Suspenso Pronto Suspenso; Pronto Suspenso Pronto; Pronto Pronto Suspenso; Novo Pronto Suspenso. d) Apresente as possíveis causas para as transições de saída dos estados em execução e bloqueado, apresentados por você no item (a). R: Estados: Em execução, Pronto e Bloqueado. Transições: Em execução Saída Processo terminou; Em execução Bloqueado Processo solicitou algum evento; Em execução Pronto Fim do time slice do processo; Bloqueado Pronto O evento solicitado terminou, processo pode retornar à execução; Bloqueado Bloqueado Suspenso Imagem do processo foi retirado da MP (swapping);.

2 2. Considere um sistema multitarefa com um único processador. Os processos são criados nesse sistema segundo as informações na tabela abaixo: Processo Instante de Ativação (ut) Tempo total de CPU (ut) Instantes de tempo de ocorrência das operações de E/S (com relação ao seu tempo de CPU) Tempo gasto pela operação de E/S P P P I/O a cada 1 ut 2 P P a) Desenhe o diagrama de tempo mostrando a alocação da UCP para cada um dos três processos segundo as condições abaixo especificadas, calcule e apresente seus respectivos tempos de turnaround: (60) Considere um sistema utilizando escalonamento circular com fatia de tempo (time slice) igual a 2 u.t. Desconsidere o tempo de mudança de contexto (troca de contexto) entre os processos. Considere, para sua resposta, que quando dois processos chegam juntos à fila de prontos, a ordem de preferência será para aquele que vier da fila de novos, bloqueados e em execução. P5 P4 P3 P2 P u.t. FP: P1, P2, P1, P3, P4, P5, P1, P2, P3, P5, P2, P3, P5. Turnaround (u.t.): P1 = 12, P2 = 16, P3 = 16, P4 = 4, P5 = 14. Processo Início Op. E/S Fim Op. E/S P2 4 7 P3 7 9 P P

3 2 a Questão (100 pontos) Leia, interprete e responda cada um dos itens a seguir: (a interpretação faz parte da questão) 1. Considerando a seguinte situação do sistema, apresentada abaixo (Stallings ex.6.2): (50) Disponibilidade de Recursos R1 R2 R3 R Alocação Corrente Demanda Máxima Ainda Precisa Processo R1 R2 R3 R4 R1 R2 R3 R4 R1 R2 R3 R4 P P P P P a) Indique na matriz Ainda precisa, quanto cada processo ainda vai solicitar de cada recurso. (10) R b) O sistema está em um estado seguro? Justifique sua resposta. (20) R. SIM, pois dado D = [2, 1, 0, 0] P1 termina D = [2, 1, 1, 2] P4 termina D = [4, 4, 6, 6] P5 termina D = [4, 7, 9, 8] P2 termina D = [6, 7, 9, 8] P3 termina D = [6, 7, 12, 12] c) Considerando-se= a situação inicial, se P3 solicitar uma unidade do recurso R2, e se este pedido for atendido, o sistema permanece em um estado seguro? Justifique sua resposta. (20) Alocação Corrente Ainda precisa Processo R1 R2 R3 R4 R1 R2 R3 R4 P P P P P R. NÃO, pois dado D = [2, 0, 0, 0] P1 termina D = [2, 0, 1, 2] P4 termina D = [4, 3, 6, 6] P5 termina D = [4, 6, 9, 8] P2 não termina Não existem recursos disponíveis para que, P3 não termina pelo menos um dos processos termine. Logo, a alocação de 1 unidade do recurso R2 para o processo P3 não poderá ser atendido.

4 2. Observe os trechos de código abaixo implementados com base em semáforos binários e três alternativas para a função Consumidor, e responda as perguntas: (50) void Consumidor ( ) while (true) wait(a) toma(); n--; consome(); (*1) if (n == 0) int n; semaphore a = 1; semaphore b = 1; void Produtor ( ) while (true) produz(); wait(a); acrescenta(); n++; if (n == 1) signal(b); /* permite que o consumidor consuma o dado gerado */ Opção (a) Opção (b) Opção (c) void Consumidor ( ) void Consumidor ( ) while (true) while (true) wait(a) wait(a) toma(); toma(); n--; n--; if (n == 0) if (n == 0) consome(); (*2) else consome(); void main( ) n = 0; parbegin Produtor( ); Consumidor( ); parend; (*1) consome com buffer vazio */ (*2) só sinaliza para produtor e consome quando n for zero */ a) Qual a finalidade dos semáforos a e b? (10) R. semáforo a controle de exclusão mútua para acesso aos recursos manipulados em toma( ) e a variável n; semáforo b sincronização entre o produtor e o consumidor b) Verifique se ambos os semáforos estão iniciados com valores adequados com a lógica do código. Justifique sua resposta. (10) R. O semáforo b deve ser iniciado com 0 (zero) para evitar que o consumidor venha a acessar um buffer vazio logo de início. c) Dentre as alternativas do Consumidor, aponte aquela(s) que você julgar errada(s) e aquela(s) que você julgar correta(s). Para a(s) que julgar incorreta(s), mostre onde está o erro de forma bem objetiva. (25) R. a está incorreta, é a do livro e o erro pode ocorrer quando n=0 no consumidor e este perder a CPU antes de executar o comando if;

5 b também está incorreta podendo gerar deadlock não liberando a o produtor fica impossibilitado de produzir; c está correta, mesmo que o consumidor seja interrompido dentro do if, logo após o comando signal(a), ao retornar para execução ele já estará dentro do if e executará o comando wait(b) independentemente do valor corrente de n. d) Apresente uma alternativa correta para o Consumidor que você considerou incorreto na questão anterior. (5) R. Avaliar o que for apresentado pelo aluno. Para opção (a) considerar solução do livro (pág. 215) 3 a Questão (100 pontos) 1. Marque Verdadeiro (V) ou Falso (F) conforme considerar a pertinência das afirmativas a seguir, justificando em qualquer caso: 1 ( V ) Escalonamento por prioridades onde é possível atribuir prioridades aos processos em função da sua importância. Além disso, o mecanismo de preempção por prioridades garante o escalonamento imediato de processos críticos quando esses passam para o estado de pronto. Justificativa: Verdadeiro, este tipo de escalonamento é utilizado em aplicações de tempo real. 2 ( F ) Para quatro processos (P1, P2, P3 e P4) na fila de prontos, com tempos de UCP estimados em 9, 6, 3 e 5, respectivamente, a ordem em que os processos devem ser executados para minimizar o tempo de turnaround dos processos deve ser P1, P2, P3 e P4. Justificativa: Falso, A melhor política para minimizar o tempo de turnaround seria utilizar o escalonamento SJF na sequência de execução P3, P4, P2 e P1. 3 ( F ) A operação wait (DOWN) sobre um semáforo de valor nulo acarreta mudança de estado do processo, de EXECUÇÃO para PRONTO. Justificativa: Falso, a tentativa de alteração de uma variável do tipo semáforo com valor nulo provoca a mudança de estado do processo, de EXECUÇÃO para ESPERA, causado pela sua inclusão da fila do semáforo. 4 ( V ) Em um ambiente multiprogramável, um mesmo programa pode possuir tempos de turnaround diferentes. Justificativa: Verdadeiro, em função dos processos que estão sendo executados em cada momento. 5 ( V ) Sistemas Operacionais Kernel-Level Multi-Thread mantêm estruturas conhecidas por PCB e TCB concomitantemente. Justificativa: Verdadeiro, ambas as estruturas são necessárias para dar identidade ao processo (PCB) e aos Threads (TCB) de forma que ambas as instâncias possam ser vistas e gerenciadas pelo SO. 6 ( F ) A diferença entre busy waiting e idle é que no primeiro a CPU está livre, sem qualquer operação para executar e no segundo a CPU fica em loop executando alguma operação de teste, enquanto aguarda pela conclusão de alguma tarefa a ser realizada por alguma outra entidade. Justificativa: Falso, é exatamente o contrário, no busy waiting a CPU fica em loop executando alguma operação de teste, enquanto que estado idle indica que a CPU está livre, sem qualquer operação para executar. 7 ( F ) A chamada a uma system call funciona da mesma forma que a chamada a uma rotina de programa de usuário. Justificativa: Falso, a chamada a um system call provoca a troca do modo do processador, de usuário para ker-

6 nel, antes da execução da rotina do sistema solicitada. 8 ( F ) Threads ULT são criadas no nível do Kernel e são reconhecidas e vistas pelo SO e, assim, não necessitam da RTL e as threads KLT são criadas no nível de usuário e precisam da existência de uma RTL que as controle. Justificativa: Falso, Threads ULT são criados no nível de usuário, precisam da existência de uma RTL que os controle e os threads KLT são criados no nível do Kernel, são reconhecidas e vistas pelo SO e, assim, não necessitam da RTL. 9 ( V ) É possível acontecer situações de deadlock em sistemas multitarefas, porém monousuário. Justificativa: Verdadeiro, existe concorrência nos sistemas multitarefas independentemente do ambiente ser também monousuário. 10 ( V ) O semáforo de sincronização tem por finalidade garantir o sincronismo entre a produção do recurso e o consumo do mesmo, já o semáforo de exclusão mútua tem o propósito de evitar que dois ou mais processos acessem uma mesma região crítica simultaneamente. Justificativa: Verdadeiro, esta é a definição de semáforo de sincronização e de exclusão mútua. "O melhor fiscal do ser humano é sua própria consciência" CONCENTRE-SE E FAÇA UMA BOA PROVA