Respostas trabalho de Romeu

[Roni Cardoso Cruz]

Galera o que eu consegui aqui... Espero que ajude, nao fiz o resto ainda não...vlw

processos

1. Um processo pode ser definido como o ambiente onde um programa é executado. Este ambiente, além das informações sobre a execução, possui também o quanto de recursos do sistema cada programa pode utilizar, como o espaço de endereçamento, tempo de processador e área em disco.


Cap 1

Questões do Capítulo - 01

 

01-Como seria utilizar um computador sem um sistema operacional? Quais as suas 2 principais funções?

 

O usuário deveria ter um conhecimento profundo do hardware da máquina, as suas principais funções são:

Controlar o hardware e ser um interface entre usuário e o computador.

 

02-Quais as principais dificuldades que um programador teria no desenvolvimento de uma aplicação em um ambiente sem sistema operacional? 

Isso exigia um grande conhecimento da arquitetura do hardware e tornava o trabalho deles mais difícil e sujeito a erros.

03-Explique o conceito de maquina virtual. Qual a grande vantagem em utilizar em usar esse conceito?

É quando a aplicação do usuário interage diretamente com o sistema operacional, ou seja, como se o hardware não existisse.

04-Defina o conceito de uma maquina de camadas.

É uma máquina de níveis,

05-quais os tipos de sistemas operacionais existentes?

Monoprogramáveis/Monotarefas, Multiprogramáveis/Multitarefa e sistemas com Múltiplos processadores

06-Porque dizemos que existe uma subutilização de recursos em sistemas monoprogramaveis?

07-Qual a grande diferença em sistemas monoprogramaveis e sistemas multiprogramaveis?

[Luiz Paulo F Silva Jr]

Soluções de Exercícios Arquitetura de Sistemas Operacionais
Capítulo 1 – Visão Geral
1. Como seria utilizar um computador sem um sistema operacional? Quais
são suas duas principais funções?
Sem o sistema operacional, um usuário para interagir com o computador
deveria conhecer profundamente diversos detalhes sobre hardware do
equipamento, o que tornaria seu trabalho lento e com grandes
possibilidades de erros. As duas principais funções são “facilidade de
acesso aos recursos do sistema” e “compartilhamento de recursos de
forma organizada e protegida”.
2. Explique o conceito de máquina virtual. Qual a grande vantagem em
utilizar este conceito?
O computador pode ser visualizado como uma máquina de camadas, onde
inicialmente existem duas camadas:
hardware (nível 0) e sistema operacional (nível 1). Desta forma, o
usuário pode enxergar a máquina como sendo apenas o sistema
operacional, ou seja, como se o hardware não existisse. Esta visão
modular e abstrata é chamada máquina virtual. A vantagem desse
conceito é tornar a interação entre usuário e computador mais simples,
confiável e eficiente.
3. Defina o conceito de uma máquina de níveis ou camadas.
O computador pode ser visualizado como uma máquina de níveis ou
máquina de camadas, possuindo tantos níveis quanto forem necessários
para adequar o usuário às suas diversas aplicações. Quando o usuário
está trabalhando em um desses níveis, não necessita saber da
existência das outras camadas. Com isso a interação entre usuário e
computador apresenta-se mais simples, confiável e eficiente.
4. Quais os tipos de sistemas operacionais existentes?
Sistemas monoprogramáveis ou monotarefa, sistemas multiprogramáveis ou
multitarefa e sistemas com múltiplos processadores.
5. Por que dizemos que existe uma subutilização de recursos em
sistemas monoprogamáveis?
Porque em sistemas monoprogramáveis somente é possível a execução de
um programa por vez. Como um programa não utiliza todos os recursos do
sistema totalmente ao longo da sua execução, existe ociosidade e,
consequentemente, subutilização de alguns recursos.
6. Qual a grande diferença entre sistemas monoprogramáveis e sistemas
multiprogramáveis?
Os sistemas monoprogramáveis se caracterizam por permitir que o
processador, a memória e os periféricos permaneçam exclusivamente
dedicados à execução de um único programa. Nos sistemas
multiprogramáveis ou multitarefa, os recursos computacionais são
compartilhados entre os diversos usuários e aplicações. Enquanto em
sistemas monoprogramáveis existe apenas um programa utilizando os
recursos disponíveis, nos multiprogramáveis várias aplicações
compartilham esses mesmos recursos.
7. Quais as vantagens dos sistemas multiprogramáveis?
As vantagens do uso de sistemas multiprogramáveis são a redução do
tempo de resposta das aplicações processadas no ambiente e de custos,
a partir do compartilhamento dos diversos recursos do sistema entre as
diferentes aplicações.
8. Um sistema monousuário pode ser um sistema multiprogramável? Dê um exemplo.
Sim, somente um usuário interage com o sistema podento possuir
diversas aplicações executando concorrentemente. O sistema Windows NT
é um exemplo.
9. Quais são os tipos de sistemas multiprogramáveis?
Sistemas batch, sistemas de tempo compartilhado e sistemas de tempo real.

10. O que caracteriza o processamento batch? Quais aplicações podem
ser processadas neste tipo de ambiente?
O processamento batch tem a característica de não exigir a interação
do usuário com a aplicação. Todas as entradas e saídas de dados da
aplicação são implemetadas por algum tipo de memória secundária,
geralmente arquivos em disco.
Alguns exemplos de aplicações originalmente processadas em batch são
programas envolvendo cálculos numéricos, compilações, ordenações,
backups e todos aqueles onde não é necessária a interação com o
usuário.
11. Como funcionam os sistemas de tempo compartilhado? Quais as
vantagens em utilizá-los?
Os sistemas de tempo compartilhado (time-sharing) permitem que
diversos programas sejam executados a partir da divisão do tempo do
processador em pequenos intervalos, denomidados fatia de tempo
(time-slice). A vantagem na sua utilização é possibilitar para cada
usuário um ambiente de trabalho próprio, dando a impressão de que todo
o sistema
está dedicado, exclusivamente, a ele.
12. Qual a grande diferença entre sistemas de tempo compartilhado e
tempo real? Quais aplicações são indicadas para sistemas de tempo
real?
O fator tempo de resposta. Nos sistemas de tempo real, os tempos de
resposta devem estar dentro de limites rígidos.
Aplicações de controle de processos, como no monitoramento de
refinarias de petróleo, controle de tráfego aéreo, de usinas
termoelétricas e nucleares são executadas em sistemas de tempo real.
13. O que são sistemas com múltiplos processadores e quais as
vantagens em utilizá-los?
Os sistemas com múltiplos processadores caracterizam-se por possuir
duas ou mais UCPs interligadas e trabalhando em conjunto. A vantagem
deste tipo de sistema é permitir que vários programas sejam executados
ao mesmo tempo ou que um mesmo programa seja subdividido em partes
para serem executadas simultaneamente em mais de um processador.
14. Qual a grande diferença entre sistemas fortemente acoplados e
fracamente acoplados?
Nos sistemas fortemente acoplados existem vários processadores
compartilhando uma única memória física e dispositivos de
entrada/saída, sendo gerenciados por apenas um sistema operacional. Os
sistemas fracamente acoplados caracterizam-se por possuir dois ou mais
sistemas computacionais conectados através de linhas de comunicação.
Cada sistema funciona de forma independente, possuindo seu próprio
sistema operacional e gerenciando seus próprios recursos, como UCP,
memória e dispositivos de entrada/saída.
15. O que é um sistema SMP? Qual a diferença para um sistema NUMA?
Nos sistemas SMP, o tempo de acesso à memória principal pelos diversos
processadores é uniforme. Nos sistemas NUMA, existem diversos
conjuntos de processadores e memória principal interconectados, onde o
tempo de acesso à memória principal varia em função da sua localização
física.
16. O que é um sistema fracamente acoplado? Qual a diferença entre
sistemas operacionais de rede e
sistemas operacionais distribuídos?
Os sistemas fracamente acoplados caracterizam-se por possuir dois ou
mais sistemas computacionais conectados através de linhas de
comunicação. Cada sistema funciona de forma independente, possuindo
seu próprio sistema operacional e gerenciando seus próprios recursos,
como UCP, memória e dispositivos de entrada/saída. Os sistemas
operacionais de rede permitem que um host compartilhe seus recursos,
como uma impressora ou diretório, com os demais hosts da rede enquanto
que nos sistemas distribuídos, o sistema operacional esconde os
detalhes dos hosts individuais e passa a tratálos como um conjunto
único, como se fosse um sistema fortemente acoplado.
Capítulo 2 – Conceitos de Hardware e Software
1. Quais são as unidades funcionais de um sistema computacional?
Processador ou unidade central de processamento, memória principal e
dispositivos de entrada/saída.
2. Quais os componentes de um processador e quais são suas funções?
Um processador é composto por unidade de controle, unidade lógica e
aritmética, e registradores. A unidade de controle (UC) é responsável
por gerenciar as atividades de todos os componentes do computador,
como a gravação de dados em discos ou a busca de instruções na
memória. A unidade lógica e aritmética (ULA), como o nome indica, é
responsável pela realização de operações lógicas (testes e
comparações) e aritméticas (somas e subtrações).
3. Como a memória principal de um computador é organizada?
A memória é composta por unidades de acesso chamadas células, sendo
cada célula composta por um determinado número de bits. Atualmente, a
grande maioria dos computadores utiliza o byte (8 bits) como tamanho
de célula.
4. Descreva os ciclos de leitura e gravação da memória principal.
No ciclo de leitura, a UCP armazena no MAR, o endereço da célula a ser
lida e gera um sinal de controle para a memória principal, indicando
que uma operação de leitura deve ser realizada. O conteúdo da(s)
célula(s), identificada(s) pelo endereço contido no MAR, é transferido
para o MBR No cliclo de gravação, a UCP armazena no MAR, o endereço da
célula que será gravada e armazena no MBR, a informação que deverá ser
gravada. A UCP gera um sinal de controle para a memória principal,
indicando que uma operação de gravação deve ser realizada e a
informação contida no MBR é transferida para a célula de memória
endereçada pelo MAR
5. Qual o número máximo de células endereçadas em arquiteturas com MAR
de 16, 32 e 64 bits?
MAR=16 bits número max células = 216
MAR=32 bits número max células = 232
MAR=64 bits número max células = 264
6. O que são memórias voláteis e não-voláteis?
Memórias voláteis precisam estar sempre energizadas para manter suas
informações, o que não acontece com as nãovoláteis.
7. Conceitue memória cache e apresente as principais vantagens no seu uso.
A memória cache é uma memória volátil de alta velocidade, porém com
pequena capacidade de armazenamento. O tempo de acesso a um dado nela
contido é muito menor que se o mesmo estivesse na memória principal. O
propósito do uso da memória cache é minimizar a disparidade existente
entre a velocidade com que o processador executa instruções e a
velocidade com que dados são acessados na memória principal.
8. Quais as diferenças entre a memória principal e a memória secundária?
A memória principal é um dispositivo de armazenamento, em geral
volátil, onde são armazenados instruções e dados utilizados pelo
processador durante a execução de programas. A memória secundária é um
dispositivo não-volátil com maior capacidade de armazenamento, porém
com menor velocidade de acesso aos seus dados armazenados.
9. Diferencie as funções básicas dos dispositivos de E/S.
Os dispositivos de entrada e saída podem ser divididos em duas
categorias: os que são utilizados como memória secundária e os que
servem para a interface usuário-máquina. Os dispositivos utilizados
como memória secundária (discos e fitas magnéticas) caracterizam-se
por ter capacidade de armazenamento bastante superior ao da memória
principal. Seu custo é relativamente baixo, porém o tempo de acesso à
memória secundária é bem superior ao da memória principal. Outros
dispositivos têm como finalidade a comunicação usuário-máquina, como
teclados, monitores de vídeo, impressoras e plotters.
10. Caracterize os barramentos processador-memória, E/S e backplane.
Os barramentos processador-memória são de curta extensão e alta
velocidade para que seja otimizada a transferência de informação entre
processadores e memórias. Os barramentos de E/S possuem maior
extensão, são mais lentos e permitem a conexão de diferentes
dispositivos. O barramento de backplane tem a função de integrar os
dois barramentos anteriores.
11. Como a técnica de pipelining melhora o desempenho dos sistemas
computacionais?
Permitindo ao processador executar múltiplas instruções paralelamente
em estágios diferentes.
12. Compare as arquiteturas de processadores RISC e CISC.
Tabela 2.3 do livro.




13. Conceitue a técnica de benchmark e como é sua realização.
A técnica conhecida como benchmark permite a análise de desempenho
comparativa entre sistemas computacionais. Neste método, um conjunto
de programas é executado em cada sistema avaliado e o tempo de
execução comparado. A escolha dos programas deve ser criteriosa para
refletir os diferentes tipos de aplicação.
14. Por que o código-objeto gerado pelo tradutor ainda não pode ser executado?
Isso ocorre em função de um programa poder chamar sub-rotinas
externas, e, neste caso, o tradutor não tem como associar o programa
principal às sub-rotinas chamadas. Esta função é realizada pelo
linker.
15. Por que a execução de programas interpretados é mais lenta que a
de programas compilados?
Como não existe a geração de um código executável, as instruções de um
programa devem ser traduzidas toda vez que este for executado.
16. Quais as funções do linker?
Suas funções básicas são resolver todas as referências simbólicas
existentes entre os módulos de um programa e reservar memória para sua
execução.
17. Qual a principal função do loader?
Carregar na memória principal um programa para ser executado.
18. Quais as facilidades oferecidas pelo depurador?
O depurador oferece ao usuário recursos como acompanhar a execução de
um programa instrução por instrução; possibilitar a alteração e
visualização do conteúdo de variáveis; implementar pontos de parada
dentro do programa (breakpoint), de forma que, durante a execução, o
programa pare nesses pontos e especificar que, toda vez que o conteúdo
de uma variável for modificado, o programa envie uma mensagem
(watchpoint).
19. Pesquise comandos disponíveis em linguagens de controle de
sistemas operacionais.
Pesquisa




20. Explique o processo de ativação (boot) do sistema operacional.
Inicialmente, todo o código do sistema operacional reside memória
secundária como discos e fitas. Toda vez que um computador é ligado, o
sistema operacional tem que ser carregado da memória secundária para a
memória principal. Esse procedimento é realizado por um programa
localizado em um bloco específico do disco (boot block).


Capítulo 3 - Concorrência
1. O que é concorrência e como este conceito está presente nos
sistemas operacionais multiprogramáveis?
Concorrência é o princípio básico para projeto e implementação dos
sistemas operacionais multiprogramáveis onde é possível o processador
executar instruções em paralelo com operações de E/S. Isso possibilita
a utilização concorrente da UCP por diversos programas sendo
implementada de maneira que, quando um programa perde o uso do
processador e depois retorna para continuar o processamento, seu
estado deve ser idêntico ao do momento em que foi interrompido. O
programa deverá continuar sua execução exatamente na instrução
seguinte àquela em que havia parado, aparentando ao usuário que nada
aconteceu.
2. Por que o mecanismo de interrupção é fundamental para a
implementação da multiprogramação?
Porque é em função desse mecanismo que o sistema operacional
sincroniza a execução de todas as suas rotinas e dos programas dos
usuários, além de controlar dispositivos.
3. Explique o mecanismo de funcionamento das interrupções.
Uma interrupção é sempre gerada por algum evento externo ao programa
e, neste caso, independe da instrução que está sendo executada. Ao
final da execução de cada instrução, a unidade de controle verifica a
ocorrência de algum tipo de interrupção. Neste caso, o programa em
execução é interrompido e o controle desviado para uma rotina
responsável por tratar o evento ocorrido, denominada rotina de
tratamento de interrupção. Para que o programa possa posteriormente
voltar a ser executado, é necessário que, no momento da interrupção,
um conjunto de informações sobre a sua execução seja preservado. Essas
informações consistem no conteúdo de registradores, que deverão ser
restaurados para a continuação do programa.
4. O que são eventos síncronos e assíncronos? Como estes eventos estão
relacionados ao mecanismo de interrupção e exceção?
Evento síncronos são resultados direto da execução do programa
corrente. Tais eventos são previsíveis e, por definição, só podem
ocorrer uma único de cada vez. Eventos assíncronos não são
relacionados à instrução do programa corrente. Esses eventos, por
serem imprevisíveis, podem ocorrer múltiplas vezes, como no caso de
diversos dispositivos de E/S informarem ao processador que estão
prontos para receber ou transmitir dados. Uma interrupção é um evento
assíncrono enquanto uma exceção é um evento síncrono.
5. Dê exemplos de eventos associados ao mecanismo de exceção.
Uma instrução que gere a situação de overflow ou uma divisão por zero.
6. Qual a vantagem da E/S controlada por interrupção comparada com a
técnica de polling?
Na E/S controlada por interrupção, as operações de E/S podem ser
realizadas de uma forma mais eficiente. Em vez de o sistema
periodicamente verificar o estado de uma operação pendente como na
técnica de polling, o próprio controlador interrompe o processador
para avisar do término da operação. Com esse mecanismo, o processador,
após a execução de um comando de leitura ou gravação, permanece livre
para o processamento de outras tarefas.
7. O que é DMA e qual a vantagem desta técnica?
A técnica de DMA permite que um bloco de dados seja transferido entre
a memória principal e dispositivos de E/S, sem a intervenção do
processador, exceto no início e no final da transferência. Quando o
sistema deseja ler ou gravar um bloco de dados, o processador informa
ao controlador sua localização, o dispositivo de E/S, a posição
inicial da memória de onde os dados serão lidos ou gravados e o
tamanho do bloco. Com estas informações, o controlador realiza a
transferência entre o periférico e a memória principal, e o
processador é somente interrompido no final da operação.
8. Como a técnica de buffering permite aumentar a concorrência em um
sistema computacional?
Como o buffering permite minimizar o problema da disparidade da
velocidade de processamento existente entre o processador e os
dispositivos de E/S, esta técnica permite manter, na maior parte do
tempo, processador e dispositivos de E/S ocupados.
9. Explique o mecanismo de spooling de impressão.
No momento em que um comando de impressão é executado, as informações
que serão impressas são gravadas antes em um arquivo em disco,
conhecido como arquivo de spool, liberando imediatamente o programa
para outras atividades. Posteriormente, o sistema operacional
encarrega-se em direcionar o conteúdo do arquivo de spool para a
impressora.
10. Em um sistema multiprogramável, seus usuários utilizam o mesmo
editor de textos (200 Kb), compilador (300 Kb), software de correio
eletrônico (200 Kb) e uma aplicação corporativa (500 Kb). Caso o
sistema não implemente reentrância, qual o espaço de memória principal
ocupado pelos programas quando 10 usuários estiverem utilizando todas
as aplicações simultaneamente? Qual o espaço liberado quando o sistema
implementa reentrância em todas as aplicações?
Sem reentrância, cada usuário teria sua cópia do código na memória
totalizando 10 x (200 Kb + 300 Kb + 200 Kb + 500 Kb) = 12.000 Kb. Caso
a reentrância seja implementada, apenas uma cópia do código seria
necessária na memória principal (200 Kb + 300 Kb + 200 Kb + 500 Kb)
totalizando 1.200 Kb. Um total de 10.800 Kb seriam liberados da
memória principal.
11. Por que a questão da proteção torna-se fundamental em ambientes
multiprogramáveis?
Se considerarmos que diversos usuários estão compartilhando os mesmos
recursos como memória, processador e dispositivos de E/S, deve existir
uma preocupação em garantir a confiabilidade e a integridade dos
programas e dados dos usuários, além do próprio sistema operacional.

Capítulo 4 – Estrutura do Sistema Operacional
1. O que é o núcleo do sistema e quais são suas principais funções?
É o conjunto de rotinas que oferece serviços aos usuários, suas
aplicações, além do próprio sistema operacional. As principais funções
do núcleo encontradas na maioria dos sistemas comerciais são:
tratamento de interrupções e exceções; criação e eliminação de
processos e threads; sincronização e comunicação entre processos e
threads; escalonamento e controle dos processos e threads; gerência de
memória; gerência do sistema de arquivos; gerência de dispositivos de
E/S; suporte à redes locais e distribuídas; contabilização do uso do
sistema; auditoria e segurança do
sistema.
2. O que é uma system call e qual sua importância para a segurança do
sistema? Como as system calls são utilizadas por um programa?
As system calls podem ser entendidas como uma porta de entrada para o
acesso ao núcleo do sistema operacional e a seus serviços. Sempre que
um usuário ou aplicação desejar algum serviço do sistema, é realizada
uma chamada a uma de suas rotinas através de uma system call. Através
dos parâmetros fornecidos na system call, a solicitação é processada e
uma resposta é retornada a aplicação juntamente com um estado de
conclusão indicando se houve algum erro. O mecanismo de ativação e
comunicação entre o programa e o sistema operacional é semelhante ao
mecanismo implementado quando um programa chama uma subrotina.
3. O que são instruções privilegiadas e não privilegiadas? Qual a
relação dessas instruções com os modos de acesso?
Instruções privilegiadas são instruções que só devem ser executadas
pelo sistema operacional ou sob sua supervisão, impedindo, assim, a
ocorrência de problemas de segurança e integridade do sistema. As
instruções não-privilegiadas não oferecem risco ao sistema. Quando o
processador trabalha no modo usuário, uma aplicação só pode executar
instruções não-privilegiadas, tendo acesso a um número reduzido de
instruções, enquanto no modo kernel ou supervisor a aplicação pode ter
acesso ao conjunto total de instruções do processador.
4. Quais das instruções a seguir devem ser executas apenas em modo
kernel? Desabilitar todas as interrupções, consultar a data e hora do
sistema, alterar a data e hora do sistema, alterar informações
residentes no núcleo do sistema, somar duas variáveis declaradas
dentro do programa, realizar um desvio para uma instrução dentro do
próprio programa e acessar diretamente posições no disco.
Desabilitar todas as interrupções, alterar a data e hora do sistema,
alterar informações residentes no núcleo do sistema e acessar
diretamente posições no disco.
5. Explique como funciona a mudança de modos de acesso e dê um exemplo
de como um programa faz uso desse mecanismo.
Sempre que um programa necessita executar uma instrução privilegiada,
a solicitação deve ser realizada através de uma chamada a uma system
call, que altera o modo de acesso do processador do modo usuário para
o modo kernel. Ao término da execução da rotina do sistema, o modo de
acesso retorna para o modo usuário.
6. Como o kernel do sistema operacional pode ser protegido pelo
mecanismo de modos de acesso?
Através do modo de acesso de uma aplicação determinado por um conjunto
de bits localizado no registrador de status do processador ou PSW.
Através desse registrador, o hardware verifica se a instrução pode ou
não ser executada pela aplicação, possibilitando proteger o kernel do
sistema operacional de um acesso indevido.
7. Compare as arquiteturas monolítica e de camadas. Quais as vantagens
e desvantagens de cada arquitetura?
A arquitetura monolítica pode ser comparada com uma aplicação formada
por vários módulos que são compilados separadamente e depois linkados,
formando um grande e único programa executável, onde os módulos podem
interagir livremente. Na arquitetura de camadas, o sistema é dividido
em níveis sobrepostos. Cada camada oferece um conjunto e funções que
podem ser utilizadas apenas pelas camadas superiores. A vantagem da
estruturação em camadas é isolar as funções do sistema operacional,
facilitando sua manutenção e depuração, além de criar uma hierarquia
de níveis de modos de acesso, protegendo as camadas mais internas. Uma
desvantagem para o modelo de camadas é o desempenho. Cada nova camada
implica em uma mudança no modo de acesso.

8. Quais as vantagens do modelo de máquina virtual?
Além de permitir a convivência de sistemas operacionais diferentes no
mesmo computador, a vantagem desse modelo é criar um isolamento total
entre cada VM, oferecendo grande segurança para cada máquina virtual.
9. Como funciona o modelo cliente-servidor na arquitetura microkernel?
Quais suas vantagens e desvantagens dessa arquitetura?
Sempre que uma aplicação deseja algum serviço, é realizada uma
solicitação ao processo responsável. Neste caso, a aplicação que
solicita o serviço é chamada de cliente, enquanto o processo que
responde à solicitação é chamado de servidor. Um cliente, que pode ser
uma aplicação de um usuário ou um outro componente do sistema
operacional, solicita um serviço enviando uma mensagem para o
servidor. O servidor responde ao cliente através de uma outra
mensagem. A utilização deste modelo permite que os servidores executem
em modo usuário, ou seja, não tenham acesso direto a certos
componentes do sistema. Apenas o núcleo do sistema, responsável pela
comunicação entre clientes e servidores, executa no modo kernel. Como
conseqüência, se ocorrer um erro em um servidor, este poderá parar,
mas o sistema não ficará inteiramente comprometido, aumentando assim a
sua disponibilidade. Outra vantagem é
que a arquitetura microkernel permite isolar as funções do sistema
operacional por diversos processos servidores pequenos e dedicados a
serviços específicos, tornado o núcleo menor, mais fácil de depurar e,
conseqüentemente, aumentando sua confiabilidade. Na arquitetura
microkernel, o sistema operacional passa a ser de mais fácil
manutenção, flexível e de maior portabilidade. Apesar de todas as
vantagens deste modelo, sua implementação, na prática, é muito
difícil. Primeiro existe o problema de desempenho, devido a
necessidade de mudança de modo de acesso a cada comunicação entre
clientes e servidores. Outro problema é que certas funções do sistema
operacional exigem acesso direto ao hardware, como operações de E/S.
10. Por que a utilização da programação orientada a objetos é um
caminho natural para o projeto de sistemas operacionais?
Existe uma série de vantagens na utilização de programação por objetos
no projeto e na implementação de sistemas operacionais. Os principais
benefícios são: melhoria na organização das funções e recursos do
sistema; redução no tempo de desenvolvimento; maior facilidade na
manutenção e extensão do sistema; facilidade de implementação do
modelo de computação distribuída.

Capítulo 5 – Processo
1. Defina o conceito de processo.

Um processo pode ser definido como o ambiente onde um programa é
executado. Este ambiente, além das informações sobre a execução,
possui também o quanto de recursos do sistema cada programa pode
utilizar, como o espaço de endereçamento, tempo de processador e área
em disco.

2. Por que o conceito de processo é tão importante no projeto de
sistemas multiprogramáveis?
Através de processos, um programa pode alocar recursos, compartilhar
dados, trocar informações e sincronizar sua execução. Nos sistemas
multiprogramáveis os processos são executados concorrentemente,
compartilhando o uso do processador, memória principal, dispositivos
de E/S dentre outros recursos.
3. É possível que um programa execute no contexto de um processo e não
execute no contexto de um outro? Por que?
Sim, pois a execução de um programa pode necessitar de recursos do
sistema que um processo pode possuir enquanto outro não.
4. Quais partes compõem um processo?
Um processo é formado por três partes, conhecidas como contexto de
hardware, contexto de software e espaço de endereçamento, que juntos
mantêm todas as informações necessárias à execução de um programa.
5. O que é o contexto de hardware de um processo e como é a
implementação da troca de contexto?
O contexto de hardware armazena o conteúdo dos registradores gerais da
UCP, além dos registradores de uso específico como program counter
(PC), stack pointer (SP) e registrador de status. Quando um processo
está em execução, o seu contexto de hardware está armazenado nos
registradores do processador. No momento em que o processo perde a
utilização da UCP, o sistema salva as informações no contexto de
hardware do processo.
6. Qual a função do contexto de software? Exemplifique cada grupo de informação.
No contexto de software são especificadas características e limites
dos recursos que podem ser alocados pelo processo, como o número
máximo de arquivos abertos simultaneamente, prioridade de execução e
tamanho do buffer para operações de E/S. O contexto de software é
composto por três grupos de informações sobre o processo:
identificação, quotas e privilégios. Ver item 5.2.2.
7. O que é o espaço de endereçamento de um processo?
O espaço de endereçamento é a área de memória pertencente ao processo
onde as instruções e dados do programa são armazenados para execução.
Cada processo possui seu próprio espaço de endereçamento, que deve ser
devidamente protegido do acesso dos demais processos.
8. Como o sistema operacional implementa o conceito de processo? Qual
a estrutura de dados indicada para organizar os diversos processos na
memória principal?
O processo é implementado pelo sistema operacional através de uma
estrutura de dados chamada bloco de controle do processo (Process
Control Block — PCB). A partir do PCB, o sistema operacional mantém
todas as informações sobre o contexto de hardware, contexto de
software e espaço de endereçamento de cada processo.
9. Defina os cinco estados possíveis de um processo?
Estado de Execução: processo que está sendo processado pela UCP no momento.
Estado de Pronto: processo que aguarda para ser executado.
Estado de Espera: processo que aguarda por algum evento ou recurso
para prosseguir processamento.
Estado de Criação: processo cujo PCB já foi criado porém ainda não
teve seu processamento iniciado.
Estado de Terminado: processo que não pode ter mais nenhum programa
executado no seu contexto, porém o sistema operacional mantém suas
informações de controle presentes na memória..
10. Dê um exemplo que apresente todas as mudanças de estado de um
processo, juntamente com o evento associado a cada mudança.



11. Diferencie processos multithreads, subprocessos e processos independentes.
Processos independentes não têm vínculo com os processos criadores. A
criação de um processo independente exige a alocação de um PCB,
possuindo contextos de hardware, contexto de software e espaço de
endereçamento próprios.
Subprocessos são processos criados dentro de uma estrutura
hierárquica. Caso um processo pai deixe de existir, os subprocessos
subordinados são automaticamente eliminados. Semelhante aos processos
independentes, subprocessos possuem seu próprio PCB. Além da
dependência hierárquica entre processos e subprocessos, uma outra
característica neste tipo de implementação é que subprocessos podem
compartilhar quotas com o processo pai. Neste caso, quando um
subprocesso é criado, o processo pai cede parte de suas quotas ao
processo filho.
Processos multithreads suportam múltiplos threads, cada qual associado
a uma parte do código da aplicação. Neste caso não é necessário haver
diversos processos para a implementação da concorrência. Threads
compartilham o processador da mesma maneira que um processo, ou seja,
enquanto um thread espera por uma operação de E/S, outro thread pode
ser executado.
12. Explique a diferença entre processos foreground e background.
Um processo foreground é aquele que permite a comunicação direta do
usuário com o processo durante o seu processamento. Neste caso, tanto
o canal de entrada quanto o de saída estão associados a um terminal
com teclado, mouse e monitor, permitindo, assim, a interação com o
usuário. Um processo background é aquele onde não existe a comunicação
com o usuário durante o seu processamento. Neste caso, os canais de
E/S não estão associados a nenhum dispositivo de E/S interativo, mas
em geral a arquivos de E/S.
13. Qual a relação entre processo e a arquitetura microkernel?
A arquitetura microkernel baseia-se na utilização de processos em modo
usuário para executar diversas funçõesrelativas ao sistema
operacional, como gerência de memória e escalonamento.
14. Dê exemplos de aplicações CPU-bound e I/O-bound.



15. Justifique com um exemplo a frase “o sinal está para o processo
assim como as interrupções e exceções estão para o sistema
operacional”.
Quando ocorre uma divisão por zero, por exemplo, o sistema operacional
é notificado do problema através de uma exceção. Por sua vez, o
sistema deve notificar ao processo que gerou o problema através de um
sinal.
16. Explique como a eliminação de um processo utiliza o mecanismo de sinais.
Quando um processo é eliminado, o sistema ativa o sinal associado a
este evento. O processo somente será excluído do sistema quando for
selecionado para execução. Neste caso, é possível que o processo
demore algum período de tempo até ser eliminado de fato.


Em 13/06/12, Roni Cardoso Cruz<ronnys...@live.com> escreveu: