Sistemas Operacionais - Aula 05 (Concorrência)

# Sistemas Operacionais #
Aula 05 – Concorrência
Prof. Leinylson Fontinele Pereira

Sistemas Operacionais - Aula 05: Concorrência
Na aula anterior...
 Prática com Simulador SOsim
11:13

Mundo 5 – Concorrência
3
Hardware e software
Conceitos Básicos
Visão Geral de SO
Aula Prática I
Concorrência

O que vamos aprender?
 Concorrência em Sistemas Operacionais
11:13

Relembrando...
5
O que é um sistema operacional?
É um programa ou conjunto de programas cuja função é
gerenciar os recursos do hardware
Funções básicas
Facilidade de acesso aos recursos do sistema + Compartilhar os
recursos de forma organizada e protegida

Relembrando...
6
Hardware e Software são logicamente equivalentes
Sistemas monoprogramáveis executam
apenas uma tarefa por vez
Sistemas multiprogramáveis executam várias tarefas “ao mesmo tempo”
Sistemas multiprocessadores possuem vários processadores,
além disto podem ser fortemente ou fracamente acoplados.

Relembrando...
7
O Processador é comporto por: UC, ULA, e registradores
A memória principal pode ser volátil ou não volátil
Memória secundária é o armazenamento de dados
“permanente” e não volátil
A linguagem de máquina é o que o processador realmente entende e está
diretamente ligado a sua arquitetura, que comumente vão ser RISC ou CISC

Relembrando...
8
Tradutor: Traduz o programa para linguagem de máquina
Interpretador: Interpreta código direto
Linker: Liga vários módulos como um só
Loader: Carrega o programa na memória
Depurador: Acompanhar a execução de um programa

Concorrência?
9

 Sistemas Monoprogramáveis:
 Apenas um programa sendo executado a cada vez
 Execução de um novo programa deve esperar o encerramento do programa sendo
executado
 Sistemas Multiprogramáveis:
 Permite a concorrência dos programas
 Execução de novos programas inicia-se durante a execução de outros programas
Monoprogramável x Multiprogramável

 Tempo total de execução de vários programas torna-se menor
 Uso mais racional dos recursos
 Melhor aproveitamento do espaço de memória
 Aproveitamento do processador durante operações de E/S
 Cada programa (processo) ocupa uma fatia de tempo do processador
Vantagens dos SistemasMultiprogramáveis

2
(a) Sistema Monoprogramável
tempo tempo
E/ S E/ S
UCP UCPlivre 11
1
(b) Sistema Multiprogramável

 Prog. 1:
10% de CPU, 30% de memória e 5 min
 Prog. 2:
 Prog. 3:
 Execução concorrente dos 3 programas:
< 90% de CPU, < 80% de memória e < 15 min

 Mudança de um processo para outro faz com que todo o
conteúdo dos registradores seja trocado (estado do sistema)
 Quando um processo retorna à sua execução, todo o
contexto imediatamente anterior à sua saída deve ser
recuperado
Troca de contexto

 Durante a execução de um programa, alguns eventos inesperados podem ocorrer,
ocasionando um desvio forçado no fluxo de execução
 Sinalização de operação de E/S de dispositivo externo
 Problemas decorrentes da execução de instruções do programa
 Ao final de cada instrução, a UC verifica a ocorrência de interrupção ou exceção
 Processador interrompe o programa em execução para tratar o evento
Interrupção e Exceção

 Sinal de interrupção gerado para o processador
 Processador termina a instrução corrente e identifica qual interrupção foi gerada
 Registradores PC e de status são salvos, PC recebe endereço inicial da rotina de
tratamento
 Rotina de tratamento salva demais conteúdos de registradores na pilha de
controle e é executada
 Após o término, todos os registradores são restaurados e programa interrompido
retorna
Mecanismo de interrupção

 Vetor de interrupção
 Contém o endereço inicial de todas as rotinas de tratamento p/ cada tipo de evento
 A partir de um registrador de status
 Uma única rotina que verifica o tipo de evento e faz o tratamento adequado

 Interrupções são decorrentes de eventos assíncronos, sem relação com o programa corrente
 Podem ocorrer múltiplas vezes num mesmo intervalo de tempo (simultaneamente)
 Rotina de tratamento pode desabilitar tratamento das demais interrupções
 Interrupções mascaráveis
 Demais interrupções podem ser enfileiradas segundo respectivas prioridades

 Exceções são eventos síncronos, resultado direto da execução do
programa corrente
 Divisão por zero
 Overflow em operação aritmética
 São previsíveis e só podem ocorrer um de cada vez
 Tratamento equivalente ao da interrupção

Rotina de tratamento de exceção em Java
21

Antes, instruções de E/S específicas para cada periférico eram executadas pela CPU
 Surgimento do controlador de dispositivo desonerou o processador e permitiu maior agilidade
 Processador não mais se comunica diretamente com o dispositivo, somente via controlador
 Instruções de E/S mais simplificadas
 Inicialmente operava em modo busy-wait, posteriormente fazendo polling nos dispositivos,
finalmente se valendo de interrupção para avisar término da operação de E/S
Operações de Entrada/Saída

Memória
Principal
UCP
Controlador
Dispositivos de E/ S

 Transferência de grande volume de dados entre controladora e
MP onera por demais o processador
 Solução usando DMA
 Permite que dados sejam transferidos entre controladoras e MP sem intervenção do processador, exceto
no início e no final
 Área de memória usada pelo controlador de DMA é chamada buffer de entrada/saída
 Controle de barramento assumido temporariamente pelo DMA, processador limitado a acessar caches

 Canal de E/S é um processador com capacidade de executar programas de E/S e
controle total dos dispositivos
 Instruções de E/S armazenadas na MP ou no canal de E/S, porém executadas pelo
canal de E/S
 Processador instrui o canal de E/S a executar um programa de canal, responsável por
especificar dispositivos, buffers e ações
 Ao final da transferência, gera interrupção
 Pode controlar múltiplos dispositivos de E/S
Canal de E/S

Memória
Principal
UCP
Canal de E/ S
Controlador
Controlador
Canal de E/S

 Numa operação de leitura do dispositivo:
 Dado é transferido para buffer sem onerar o processador, dispositivo
fica liberado após conclusão
 Numa operação de gravação para o dispositivo:
 Dado é escrito rapidamente no buffer, liberando o processador para
outras atividades enquanto este é gravado no dispositivo.
Buffering

Memória
Principal
UCP
Buffer
gravação gravação
leitura leitura
Controlador
Buffering

 Introduzido no fim dos anos 1950
 Técnica usa uma área do disco (arquivo) para buffering de impressão
 Tudo que é submetido para impressão vai para o arquivo de spool, liberando o
programa de origem
 SO é quem gerencia os jobs de impressão
Programa ImpressoraArquivo
de Spool
Sistema OperacionalSistema Operacional
Spooling

Memória Principal
código reentrante
área de dados do usuário A
usuário A usuário C
usuário B usuário D
área de dados do usuário B
área de dados do usuário C
área de dados do usuário D
Reentrância

 Cada programa possui uma área reservada para código e outra
para dados que devem ser preservadas durante sua execução
 Idem para o SO em si
 Arquivos também devem ter sua integridade garantida quando
acessados por múltiplos programas e/ ou múltiplos usuários
 Recursos não devem ser monopolizados
Proteção do Sistema

Material: https://sites.google.com/site/leinylsonnassau
Aula adaptada do material de:
 Sistemas Operacionais, Anhaguera - Prof. Charles Fortes
 Arquitetura de Sistemas Operacionais, Machado e Maia
32

Nesta aula aprendemos...
 Concorrência em Sistemas Operacionais
33

𝟐ª Missão - x 1.500
 Missão: criar mapa mental (Coogle, MindMeister),
implementar o algoritmo da equipe, analisar se
é soluciona o problema de deadlock da
impressora e apresentar.
 Data da entrega: acompanhar no trello.
 Obs. 1: Se pegar as respostas na internet ou eu
receber 2 iguais eu anulo o exercício
 Obs. 2: a cada $ 1000 = 1 𝑥
34

𝟐ª Missão - x 1.500
35
 Avestruz
 Semáforo
 Barbeiro
 Banqueiro
 Jantar dos Filósofos

Na próxima aula veremos...
 Estrutura do S.O.
36

Alguma Dúvida?
37
leinylson@gmail.com

Alguma Dúvida?
11:13
Até a próxima aula...
leinylson@gmail.com

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