Sistemas OperacionaisProfessora: Hanna Sérgia Sousa de MagalhãesE-mail: hanna_magalhaes@yahoo.com.br

Capítulo 3CONCORRÊNCIAIntrodução

Introdução

• Neste capítulo apresentaremos mecanismos, técnicas e dispositivos quer possibilitam a implementação da concorrência como interrupções e exceções, buffering, spooling e reentrância.

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Sistemas Monoprogramáveis x MultiprogramáveisMultiprogramáveis:• Surgiram a partir de limitações existentes nos S.O.

monoprogramáveis (recursos computacionais –processador, memória e dispositivos de E/S- eram pouco eficientes, limitando o desempenho destas arquiteturas);

• Os programas são executados sequencialmente.Monoprogramáveis• Somente um programa pode estar em execução por vez

(processador dedicado a essa tarefa);• Ocorre um desperdício na utilização do processador, pois

enquanto uma leitura em disco é realizada, o processador permanece ocioso. Tempo de espera longo. 4

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Sistemas Monoprogramáveis x Multiprogramáveis

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Interrupções e Exceção• Durante a execução de um programa podem ocorrer alguns

eventos inesperados, ocasionando um desvio forçado no seu fluxo de execução. Estes tipos de eventos são conhecido por Interrupção ou exceção.

• A diferença entre interrupção e exceção é dada pelo tipo de evento ocorrido.

• A interrupção é o mecanismo que tornou possível a implementação da concorrência nos computadores-fundamento básico nos sistemas multiprogramáveis.

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Interrupções e Exceção (cont.)• Um interrupção é sempre gerada por algum evento externo

ao programa;• Um exemplo de interrupção ocorre quando um dispositivo

avisa ao processador que alguma operação de E/S esta completa. O processador interrompe o programa para tratar o término da operação.

• Ao final da execução de cada instrução, a unidade de controle verifica a ocorrência de algum tipo de interrupção;

• Programa interrompido e o controle desviado para uma rotina responsável por tratar o evento ocorrido (rotina de tratamento de interrupção);

• O conjunto de informações sobre a execução é preservada nos registradores, para serem restauradas posteriormente.

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Interrupções e Exceção (cont.)

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Operações de Entrada/Saída• Anteriormente a comunicação entre o processador e os

periféricos era controlada por um conjunto de instruções especiais, denominadas Instruções de Entrada/Saída, executadas pelo próprio processador.

• Essas instruções continham detalhes específicos de periférico.• Esse modelo criava uma forte dependência entre o

processador e os dispositivos de E/S.• A solução para esse problema foi a implementação de uma

técnica de transferência de dados denominada DMA – técnica que permite que um bloco de dados seja transferido entre a memória principal e dispositivos de E/S sem a intervenção do processador. 9

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Operações de Entrada/Saída• Esse procedimento não gera interrupção e o processador

pode realizar tarefas como acesso à memória cache.• O canal de E/S, é um processador com capacidade de executar

programas de E/S, permitindo o controle total sobre as operações. O canal atua como um elo entre o processador principal e o controlador.

• A evolução do canal permitiu que este possuísse sua própria memória, eliminando a necessidade de os programas de E/S serem carregados para a memória principal. Com isso, várias funções de E/S puderam ser controladas com mínima intervenção da UCP.

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Operações de Entrada/Saída

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Controlador• O surgimento do controlador ou interface permitiu ao

processador agir de maneira independente dos dispositivos de E/S. Através desse novo elemento, o processador não se comunicava mais diretamente com os periféricos, mas sim através do controlador.

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Controlador

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Buffering• A técnica de buffering consiste na utilização de uma área na

memória principal, denominada buffer, para a transferência de dados entre os dispositivos de E/S e a memória.

• Permite que em uma operação de leitura, o dado seja transferido primeiramente de entrada para o buffer , liberando imediatamente o dispositivo de entrada para realizar uma nova leitura.

• O buffering permite minimizar o problema da disparidade da velocidade de processamente existente entre o processador e os dispositivos de E/S.

• O objetivo principal é manter, na maioria do tempo, processador e dispositivos de E/S ocupados. 14

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Buffering• A unidade de transferência usada no mecanismo de buffering

é o registro.• O buffer deve permitir armazenar diversos registros, de forma

que existam dados lidos, mas não processados (operação de leitura), ou processados, mas não gravados (operação de gravação)

• Isso é eficiente, pois dessa forma é possível compatibilizar a diferença existente entre o tempo em que o processador executa instruções e o tempo em que o dispositivo de E/S realiza as operações de leitura e gravação.

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Buffering

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Spooling• A técnica de spooling foi introduzida para aumentar o grau de

concorrência e a eficiência dos S.O. • Semelhante a técnica de buffering , utiliza uma area em disco

como se fosse um grande buffer. Os dados podem ser lidos ou gravados em disco, enquanto programas são executados concorrentemente.

• Esta presente na maioria dos S.O., sendo utilizada no gerenciamento de impressão.

• Permite desvincular o programa do dispositivo de impressão, e o S.O. é responsável por gerenciar a sequência de impressões solicitadas pelos programas.

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Reentrância• É comum, em sistemas multiprogramáveis, vários usuários

utilizarem os mesmos aplicativos simultaneamente.• Reentrância é a capacidade de um código executável (código

reentrante) ser compartilhado por diversos usuários, exigindo que apenas uma cópia do programa esteja na memória.

• Exemplos de códigos reentrantes:• - editores de texto, compiladores e linkers• Pois proporcionam uma utilização mais eficiente da memória.

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