Introdução à Computação Aula 05 - Sistemas Operacionais (arquitetura do SO, processos e memória)

# Introdução à Computação #
Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS
(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Prof. Leinylson Fontinele Pereira

Na aula anterior...
 SISTEMAS OPERACIONAIS
# Arquitetura do SO
# Processos
# Memória
11:44
I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)

O que vamos aprender?
# Arquitetura do SO
# Processos e Memória
11:44

Visão Geral
11:44 4

Visão do Sistema Operacional
11:44
programadores
e analistas
memória discos
UCP
Usuários
Hardware
Sistema OperacionalSistema Operacional
fitas
impressoras monitores
programas,
sistemas e
aplicativos
usuários

Máquina de Níveis
11:44
H ar dw a re
Sistem a O p er acion al
u suá rios
Utilitários
Circuitos Eletrônicos
Microprogramação
Linguagem de Máquina
Sistema Operacional
Aplicativos

Histórico
11:44
Processamento
Processamento
Processamento
(a)
(b)
(c)
fita de entrada
fita de entrada
cartões perfurados
fita de saída
relatórios
fita de saída
job 2
job n
relatório 1
relatório 2
relatório n
job 1

Tipos de Sistemas Operacionais
11:44
Tipos de
Sistemas Operacionais
Sistemas
Monoprogramáveis/
Monotarefa
Sistemas
com Múltiplos
Processadores
Sistemas
Multiprogramáveis/
Multitarefa

Sistemas Monoprogramáveis
11:44
Memória
Principal
Dispositivos
de E/ S
UCP
programa/
tarefa

Sistemas Monoprogramáveis
11:44

Sistemas Multiprogramáveis
11:44
Memória
Principal
Dispositivos
de E/ S
UCP
programa/
tarefa
programa/
tarefa
programa/
tarefa
programa/
tarefa
programa/
tarefa

11:44

11:44
Sistemas
Multiprogramáveis/
tarefaMulti
Sistemas
Batch
Sistemas de
Tempo Real
Sistemas de
Tempo Compartilhado

Sistemas Fortemente Acoplados
11:44
UCP UCP
Memória
Principal
Dispositivos
de E/ S
Dispositivos
de E/ S

Sistemas Fracamente Acoplados
11:44
UCP UCP
Memória
Principal
Memória
Principal
Dispositivos
de E/ S
link de comunicação
Dispositivos
de E/ S

Processos
11:44 17

Definição de Processo
11:44
 Na Informática, é um programa de computador em execução.
Em Sistemas Operacionais, processo é um módulo executável único, que
corre concorrentemente com outros módulos executáveis.
 Por exemplo, em um ambiente multitarefa que suporta processos, um
processador de texto, um navegador e um sistema de banco de dados
são processos separados que podem rodar concomitantemente.

Estados de Processos
11:44

Estados de Processos
11:44
 Não-Submetido
É o processo que ainda não está submetido a CPU, está nas mãos do usuário." Até onde interessa ao sistemas ele não existe, porque o usuário ainda não o submeteu.
Ele é simplesmente apresentado como sendo o primeiro passo na vida de um processo. O Sistema Operacional, naturalmente, não reconhece esse estado.[1] ". Pode por
exemplo, ser um arquivo executável que está armazenado no HD.
 Suspenso
É o processo que já foi submetido, porém permanece suspenso até que o horário ou evento programado ao usuário venha acontecer. Processo suspenso é aquele que
esta no aguarde de uma entrada de dados.
 Pronto
O processo já foi submetido e está pronto para receber a CPU, porém ainda aguarda o escalonador de processos para ter controle da CPU. Processos que estão
esperando E/S não se aplicam a esse estado.
 Executando
A execução propriamente dita. O código está sendo processado. Se ocorrer durante a execução uma requisição de E/S o processo é colocado no estado de espera e outro
processo da fila de prontos poderá então concorrer a CPU.
 Espera
É o processo que foi colocado na fila de espera de E/S devido ao processador de E/S ser mais lento que a CPU principal. O processo tornaria a CPU mais escrava dele se
não houvesse esse estado, pois como ele não está concorrendo à CPU ao executar um E/S, pode-se então colocá-lo no estado de espera para que os demais processos do
estado pronto possam concorrer a CPU.
 Completo
Neste estado temos a finalização do processo.

Sincronização e Comunicação
entre Processos
11:44 21

Sincronização e Comunicação
11:44
Processo
gravador
Processo
leitor
dado
Sincronização
leitura
gravação
Buffer

Concorrência em Programas
11:44
Processo
principal
Processo
principal
Processo 1 Processo 2 Processo n
PARBEGIN
Comando_1;
Comando_2;
.
.
Comando_n;
PAREND

Utilização do Semáforo Binário na Exclusão Mútua
11:44
Fila de espera
de processos
Processo acessa
a região crítica
Processo deseja entrar
na região crítica
DO
W
N
(S=
0)
D
O
W
N
(S>
0)
UP (S) - processo sai
da região crítica
Libera processo
da fila de espera

Transmissão de Mensagem
11:44
Processo
transmissor
Processo
receptor
SEND RECEIVE
Canal de comunicação

Comunicação Direta
11:44
Processo A Processo B

Comunicação Indireta
11:44
Processo A Processo B
Mailbox
ou Port

Deadlock
11:44
Recurso 2 Recurso 1
Processo A
Processo B
Processo A
solicita o
Recurso 2
Recurso 1
alocado ao
Processo A
Recurso 2
alocado ao
Processo B
Processo B
solicita o
Recurso 1

Gerência de Memória
11:44 30

Alocação Contígua Simples
11:44
M em ó r ia Pr in cip a l
Sistem a
O p er a cio n a l
Á rea p a r a
p ro g r a m a

Alocação Contígua Simples
11:44
Memória Principal
Registrador
Sistema
Operacional
Área para
programa
M em ó r ia Pr in cip a l
Sistem a
O p er a cio n a l
Pr o g r a m a
d o u su á r io
Á rea livr e

Alocação Particionada Estática
11:44
Memória Principal
Sistema Operacional
2 Kb
5 Kb
8 Kb
Partição 1Partição
Tabela de partições
Tamanho
1 2 Kb
2 5 Kb
3 8 Kb
Partição 2
Partição 3
Programas a serem executados:
AE
3 Kb
D
6 Kb
C
1 Kb
B
4 Kb 2 Kb

Alocação Particionada Estática Absoluta
11:44
Memória Principal
Sistema Operacional
2 Kb
5 Kb
8 Kb
Partição 1
Partição 2
Partição 3
A
B
D
C
E
3 Kb
6 Kb
1 Kb
4 Kb
2 Kb

Alocação Particionada Estática Relocável
11:44
Memória Principal
Sistema Operacional
2 Kb
5 Kb
8 Kb
Programa C
Programa A
Programa B
ED
6 Kb 3 Kb

Tabela de Alocação de Partições
11:44
Memória Principal
Sistema Operacional
1
2
3
Programa C
Área livre
Programa B
Partição Tamanho Livre
1 2 Kb Não
2 5 Kb Sim
3 8 Kb Não

Proteção na Alocação Particionada
11:44
Memória Principal
Sistema Operacional Endereço inicial
Endereço final

Fragmentação Interna
11:44
Memória Principal
Sistema Operacional
1 Kb
3 Kb
5 Kb
Programa C
Programa A
Programa E
BD
6 Kb 4 Kb

Alocação Particionada Dinâmica
11:44
Memória PrincipalMemória Principal
4 Kb
1 Kb
3 Kb
5 Kb
2 Kb
15 Kb
Programa C
Programa B
Programa A
Programa E
BA
2 Kb
E
3 Kb
C
1 Kb 4 Kb

Fragmentação Externa
11:44
Memória Principal
Sistema Operacional
4 Kb
3 Kb
5 Kb
Programa C
Programa A
D
6 Kb

Solução para a Fragmentação Externa
11:44
8 Kb
4 Kb
3 Kb
5 Kb5 Kb
Programa C
Programa APrograma A

Solução para a Fragmentação Externa
11:44
Sistema Operacional
Relocação
Sistema Operacional
4 Kb
3 Kb
12 Kb
5 Kb
Programa C
Programa C
Programa A
Programa A

Lista de Áreas Livres
11:44
Memória Principal
Sistema Operacional
4 Kb
3 Kb
5 Kb
Programa C
Programa A
Áreas livres
Área livre 1
Área livre 2
Área livre 3
Tamanho
1 4 Kb
2 5 Kb
3 3 Kb

Algoritmos de Escolha: Best-Fit
11:44
Memória Principal
Sistema Operacional
4 Kb
3 Kb
5 Kb
Programa C
Programa A
F
1 Kb
Sistema Operacional
2 Kb
Programa C
Programa F
Programa A
Área livre
(a) Best-fit

Algoritmos de Escolha: Worst-Fit
11:44
Memória Principal
Sistema Operacional
4 Kb
3 Kb
5 Kb
Programa C
Programa A
F
1 Kb
(b)Worst-fit
Sistema Operacional
4 Kb
Programa C
Programa A
Área livre
Programa F

Algoritmos de Escolha: First-Fit
11:44
Memória Principal
Sistema Operacional
4 Kb
3 Kb
5 Kb
Programa C
Programa A
F
1 Kb
Sistema Operacional
3 Kb
Programa C
Programa A
Área livre
Programa F
(c) First-fit

Desfragmentação
11:44
 Processo de eliminação da
fragmentação de dados de um
sistema de arquivos.
 A eliminação de fragmentação é
feita reordenando o espaço de
armazenamento, fazendo com que
todo arquivo esteja armazenado de
forma contígua e ordenada, e
também criando espaços livres
contínuos

Gerência de Memória Virtual
11:44 49

Espaço de Endereçamento Virtual
11:44
Endereço Físico
500
501
502
503
504
.
.
.
599
VET [1]
VET [2]
VET [3]
VET [4]
VET [5]
.
.
.
.
.
.
VET [100]

Espaço de endereçamento virtual e real
11:44
Espaçodeendereçamentovirtual
Espaçodeendereçamentoreal
Endereço virtual 0
Endereço virtual 1
Endereço virtual 2
Endereço virtual 3
Endereço virtual 4
Endereço virtual 5
.
.
.
Endereço virtual V
Endereço real 0
Endereço real 1
Endereço real 2
Endereço real 3
.
.
.
Endereço real R

Mapeamento
11:44
Memória Virtual
Memória Principal
Mapeamento
.
.
.
.
.
.

Tabela de mapeamento
11:44
Processo A
Espaço de
endereçamento
virtual de A
Endereço virtual 1
.
.
.
Tabela de
mapeamento
de A
Espaço de
endereçamento
virtual de B
Endereço virtual 1
.
.
.
Tabela de
mapeamento
de B
Processo B
Memória Principal

Memória Virtual por Paginação
11:44
Memória Virtual
.
.
.
.
Página virtual 0
Página virtual 1
Página virtual 2
Página virtual V
Tabela de
páginas
ETP
Memória Principal
Memória Secundária
.
.
.
Página real 0
Página real 1
Página real R

Tradução do endereço virtual
11:44
Página virtual
Deslocamento
Endereço virtual
Desloc.NPV
End. do frame
ETP
Tabela de páginas
End. do frame Desloc.
Frame
Deslocamento
Endereço físico

Tradução do endereço virtual
11:44

Mecanismo de tradução
11:44
Endereço virtual
Tabela de páginas
Bit de validade
0
Memória Principal
Memória secundária
Page fault
Tabela de páginas
Bit de validade
1
Memória Principal
Memória secundária
Page in

Políticas de Substituição de Páginas
11:44
Memória Principal
Arquivo de
paginação
Page out
Page in

Proteção de Memória
11:44
LG
Endereçoda
página/segmento
Bitsdeproteção

Proteção de Memória
11:44
Descrição
Semacesso
Acessodeleitura
Acessoparaleitura/gravação
LG
00
10
11

Sistema de Arquivos
11:44 61

Diretórios
11:44
Identificação
Proteção
Organização
Localização
Atributos
Diretórios Arquivos

Diretórios
11:44
Usuário
1
Usuário
2
Usuário
3
Usuário
n
Arquivo
1
Arquivo
2
Arquivo
3
Arquivo
1
Arquivo
1
Arquivo
2
Arquivo
3
User File Directory
(UFD)
Arquivos

Diretórios
11:44
Usuário
1
Usuário
2
Usuário
3
Usuário
n
Diretório Raiz
Diretório
1
Diretório
2
Arquivo
1
Arquivo
1
Diretório
1
Arquivo
1
Arquivo
2
Arquivo
1
Arquivo
2
Arquivo
1
Arquivo
1
Arquivo
2

Diretórios
11:44

Path de um arquivo
11:44
Disco C:/
IvanIvanCarlos Paulo
Teste Pessoal
Soma.exe

Estrutura de diretórios: Unix
11:44
/
/ bin / dev / etc / lib / usr / tmp
/ machado/ maia
livro.txt prog.for

Alocação Contígua
11:44
0 1 2
3 4 5
6 7 8
9 10 11
12 13 14
Arquivo Bloco
A. TXT 4
B. TXT 10
C. TXT 13
3
1
2
Extensão

Alocação Encadeada
11:44
Início
0 1 2
3 4 5
6 7 8
9 10 11
12 13 14
Arquivo Bloco
A.TXT 6
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .

Alocação Indexada
11:44
0 1 2
3 4 5
6 7 8
9 10 11
12 13 14
Bloco de
índice
3
10
11
7

Grupos de Usuário
11:44
DADOS.TXT
Owner
Group
All
Leitura
Escrita
Execução
Eliminação
Leitura

Lista de Controle de Acesso
11:44
Usuário: Maia
Acesso: Leitura + Escrita
Usuário: Machado
Acesso: Leitura
Usuário: Maia
Acesso: Leitura + Escrita + Execução
Usuário: Machado
Acesso: Eliminação

Como ficou o disco após a
desfragmentação?
11:44 73

Prática com Processos 
11:44 74

Material: https://sites.google.com/site/leinylsonuespi
11:44
Aula baseada no material de:
 Arquitetura de Sistemas Operacionais, Francis Berenger
Machado / Luiz Paulo Maia

Nesta aula aprendemos...
# Arquitetura do SO
# Processos e Memória
11:44

Na próxima aula veremos...
# Funções Básicas de um Sistema Operacional
11:44

Alguma Dúvida?
11:44
Até a próxima aula...
leinylson@gmail.com

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