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Arquitetura e Organização de Computadores 8a Ediçã · PDF fileCapítulo 8 Suporte do sistema operacional William Stallings Arquitetura e Organização de Computadores ... sem nova

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  • Captulo 8

    Suporte do sistema

    operacional

    William Stallings

    Arquitetura e Organizao

    de Computadores

    8a Edio

    2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 1

  • 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 2

    Objetivos e funes

    Convenincia:

    Tornar o computador mais fcil de usar.

    Eficincia:

    Permitir o melhor uso dos recursos do computador.

  • 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 3

    Camadas e vises de um sistema de

    computao

  • 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 4

    Servios do sistema operacional

    Criao de programas.

    Execuo de programas.

    Acesso aos dispositivos de E/S.

    Acesso controlado aos arquivos.

    Acesso ao sistema.

    Deteco e resposta a erros.

    Contabilidade.

  • 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 5

    S/O como gerenciador de recursos

  • 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 6

    Tipos de sistema operacional

    Interativo.

    Em lote (batch).

    nico programa (uniprogramao).

    Multiprogramao (multitarefa).

  • 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 7

    Primeiros sistemas

    Final da dcada de 1940 a meados da dcada de 1950.

    Sem sistema operacional.

    Programas interagem diretamente com o hardware.

    Dois problemas principais:

    Escalonamento.

    Tempo de preparao.

  • 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 8

    Sistemas em lote simples

    Programa monitor residente.

    Usurios submetem jobs ao operador.

    Operador coloca jobs em lotes.

    Monitor controla sequncia de eventos para processar lote.

    Quando um job termina, o controle retorna ao monitor, que l prximo job.

    Monitor trata do escalonamento.

  • 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 9

    Layout de memria para um monitor residente

  • 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 10

    Job Control Language

    Instrues ao monitor.

    Normalmente indicada por $.

    P.e.:

    $JOB

    $FTN

    ... Algumas instrues em Fortran.

    $LOAD

    $RUN

    ... Alguns dados.

    $END

  • 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 11

    Recursos desejveis do hardware

    Proteo da memria:

    Para proteger o monitor.

    Temporizador:

    Para impedir que o job monopolize o sistema.

    Instrues privilegiadas:

    Executadas apenas pelo monitor.

    P.e., E/S.

    Interrupes:

    Permitem abdicar e retomar o controle.

  • 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 12

    Sistemas em lote multiprogramados

    Dispositivos de E/S muito lentos.

    Quando um programa est esperando E/S, outro pode usar a CPU.

  • 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 13

    nico programa

  • 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 14

    Multiprogramao com dois programas

  • 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 15

    Multiprogramao com trs programas

  • 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 16

    Histogramas de utilizao

  • 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 17

    Sistemas de tempo compartilhado

    Permitem que os usurios interajam diretamente com o computador.

    Ou seja, interativos.

    Multiprogramao permite que uma srie de usurios interajam com o computador.

  • 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 18

    Escalonamento

    Chave para multiprogramao.

  • 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 19

    Escalonamento a longo prazo

    Determina quais programas so submetidos para processamento.

    Ou seja, controla o grau de multiprogramao.

    Uma vez submetido, um job torna-se um processo para o escalonador a curto prazo (ou torna-se um job no carregado na memria para o escalonador a mdio prazo).

  • 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 20

    Escalonamento a mdio prazo

    Parte da funo de troca de processo (descrita mais adiante).

    Normalmente baseado na necessidade de gerenciar a multiprogramao.

    Se no h memria virtual, o gerenciamento de memria tambm um ponto.

  • 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 21

    Escalonamento a curto prazo

    Despachante.

    Decises de nvel mais baixo de qual tarefa executar em seguida.

    Ou seja, qual tarefa realmente usa o processador no prximo intervalo de tempo.

  • 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 22

    Modelo de processo com cinco estados

  • 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 23

    Bloco de controle de processo

    Identificador.

    Estado.

    Prioridade.

    Contador de programa.

    Ponteiros de memria.

    Dados de contexto.

    Status de E/S.

    Informaes contbeis.

  • 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 24

    Diagrama do bloco de controle de processo

  • 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 25

    Exemplo de escalonamento

  • 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 26

    Principais elementos do sistema operacional

  • 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 27

    Escalonamento de processador

  • 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 28

    Gerenciamento de memria

    Uniprogramao:

    Memria dividida em duas.

    Uma para sistema operacional (monitor).

    Uma programa atualmente em execuo.

    Multiprogramao:

    Parte do usurio subdividida e compartilhada entre processos ativos.

  • 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 29

    Swapping (troca de processos)

    Problema: E/S to lenta, em comparao com a CPU, que at mesmo em sistema de multiprogramao a CPU pode estar ociosa na maior parte do tempo.

    Solues:

    Aumentar memria principal.

    Cara.

    Leva a programas maiores.

    Swapping (troca de processos).

  • 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 30

    O que swapping?

    Fila a longo prazo dos processos armazenados no disco.

    Processos trocados para a memria quando existe espao disponvel.

    Quando um processo termina de executar, ele movido para fora da memria principal.

    Se nenhum dos processos na memria estiver pronto (ou seja, toda a E/S bloqueada).

    Retirar um processo bloqueado para a fila intermediria.

    Entra com um processo pronto ou um novo processo.

    Mas o swapping um processo de E/S

  • 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 31

    Uso do swapping

  • 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 32

    Particionamento

    Dividir a memria em sees para alocar processos (incluindo sistema operacional).

    Parties de tamanho fixo:

    Podem no ser do mesmo tamanho.

    Processo encaixado no menor espao que o poder conter.

    Alguma memria desperdiada.

    Leva a parties de tamanho varivel.

  • 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 33

    Particionamento fixo

  • 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 34

    Parties de tamanho varivel

    Alocam exatamente a memria requisitada a um processo.

    Isso leva a um buraco no final da memria, muito pequeno para ser usado.

    Apenas um buraco pequeno menos desperdcio.

    Quando todos os processos esto bloqueados, retira um processo e traz outro.

    Novo processo pode ser menor que o processo removido.

    Outro buraco.

  • 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 35

    Por fim ter muitos buracos (fragmentao).

    Solues:

    Aglutinao juntar buracos adjacentes em um grande buraco.

    Compactao de vez em quando, percorre a memria e move todos os buracos para um bloco livre (desfragmentao de disco).

  • 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 36

    Efeito do particionamento dinmico

  • 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 37

    Relocao

    Nenhuma garantia de que o processo ser carregado no mesmo local na memria.

    Instrues contm endereos:

    Localizaes dos dados.

    Endereos para instrues (desvio).

    Endereo lgico relativo ao incio do programa.

    Endereo fsico local real na memria (desta vez).

    Converso automtica usando endereo de base.

  • 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 38

    Paginao

    Memria dividida em pedaos pequenos de mesmo tamanho frames de pgina.

    Divide programas (processos) em pedaos pequenos de mesmo tamanho pginas.

    Aloca o nmero exigido de frames de pgina a um processo.

    Sistema operacional mantm lista de frames livres.

    Um processo no exige frames de pgina contnuos.

    Usa tabela de pgina para registrar.

  • 2010 Pearson Pren

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