introdução à computação aula 05 - sistemas operacionais (arquitetura do so, processos e...

# 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

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

O que vamos aprender?


# Processos e Memória


Visão Geral

11:44 4I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)

Visão do Sistema Operacional


programadorese analistas

memória discos

UCP

Usuários

Hardware

Sistema OperacionalSistema Operacional

fitas

impressoras monitores

programas,sistemas eaplicativos

usuários

Máquina de Níveis


H a r d w a r e

Siste m a O p e r a ci o n a l

u su á r i o sUtilitários

Circuitos Eletrônicos

Microprogramação

Linguagem de Máquina

Sistema Operacional

Aplicativos

Histórico


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


Tipos deSistemas Operacionais

SistemasMonoprogramáveis/

Monotarefa

Sistemascom MúltiplosProcessadores

SistemasMultiprogramáveis/

Multitarefa

Sistemas Monoprogramáveis


MemóriaPrincipal

Dispositivosde E/ S

UCPprograma/

tarefa

Sistemas Monoprogramáveis


Sistemas Multiprogramáveis


MemóriaPrincipal

Dispositivosde E/ S

UCPprograma/

tarefaprograma/

tarefa

programa/tarefa

programa/tarefa

programa/tarefa



SistemasMultiprogramáveis/

tarefaMulti

SistemasBatch

Sistemas deTempo Real

Sistemas deTempo Compartilhado

Sistemas Fortemente Acoplados


UCP UCPMemóriaPrincipal

Dispositivosde E/ S

Dispositivosde E/ S

Sistemas Fracamente Acoplados


UCP UCP

MemóriaPrincipal

MemóriaPrincipal

Dispositivosde E/ S

link de comunicação

Dispositivosde E/ S

Processos


Definição de Processo


Na Informática, é um programa de computador em execução.

Em Sistemas Operacionais, processo é um módulo executável único, quecorre concorrentemente com outros módulos executáveis.

Por exemplo, em um ambiente multitarefa que suporta processos, umprocessador de texto, um navegador e um sistema de banco de dadossão processos separados que podem rodar concomitantemente.

Estados de Processos


Estados de Processos


Não-SubmetidoÉ 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 porexemplo, ser um arquivo executável que está armazenado no HD.

SuspensoÉ o processo que já foi submetido, porém permanece suspenso até que o horário ou evento programado ao usuário venha acontecer. Processo suspenso é aquele queesta no aguarde de uma entrada de dados.

ProntoO 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 estãoesperando E/S não se aplicam a esse estado.

ExecutandoA 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 outroprocesso da fila de prontos poderá então concorrer a CPU.

EsperaÉ 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 senão 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 doestado pronto possam concorrer a CPU.

Completo

Neste estado temos a finalização do processo.

Sincronização e Comunicação entre Processos


Sincronização e Comunicação


Processogravador

Processoleitor

dado

Sincronização

leitu

ragravação

Buffer

Concorrência em Programas


Processoprincipal

Processoprincipal

Processo 1 Processo 2 Processo n

PARBEGIN

Comando_1;

Comando_2;

.

.

Comando_n;

PAREND

Utilização do Semáforo Binário na Exclusão Mútua


Fila de esperade processos

Processo acessaa região crítica

Processo deseja entrarna região crítica

DO

WN

(S=0)

DO

WN

(S>0)

UP (S) - processo saida região crítica

Libera processoda fila de espera

Transmissão de Mensagem


Processotransmissor

Processoreceptor

SEND RECEIVE

Canal de comunicação

Comunicação Direta


Processo A Processo B

Comunicação Indireta


Processo A Processo B

Mailboxou Port

Deadlock


Recurso 2 Recurso 1

Processo A

Processo B

Processo Asolicita oRecurso 2

Recurso 1alocado aoProcesso A

Recurso 2alocado aoProcesso B

Processo Bsolicita oRecurso 1

Gerência de Memória


Alocação Contígua Simples


M e m ó r ia Pr in cip a l

Sist e m aO p e r a c io n a l

Á r e a p a r ap r o g r a m a

Alocação Contígua Simples


Memória Principal

RegistradorSistema

Operacional

Área paraprograma

M e m ó r ia Pr in cip a l

Sist e m aO p e r a c io n a l

Pr o g r a m ad o u su á r io

Á r e a l i v r e

Alocação Particionada Estática


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 3Programas a serem executados:

AE

3 Kb

D

6 Kb

C

1 Kb

B

4 Kb 2 Kb

Alocação Particionada Estática Absoluta


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


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


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


Memória Principal

Sistema Operacional Endereço inicial

Endereço final

Fragmentação Interna


Memória Principal

Sistema Operacional

1 Kb

3 Kb

5 Kb

Programa C

Programa A

Programa E

BD

6 Kb 4 Kb

Alocação Particionada Dinâmica


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


Memória Principal

Sistema Operacional

4 Kb

3 Kb

5 Kb

Programa C

Programa A

D

6 Kb

Solução para a Fragmentação Externa




8 Kb

4 Kb

3 Kb

5 Kb5 Kb

Programa C

Programa APrograma A

Solução para a Fragmentação Externa



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


Memória Principal

Sistema Operacional

4 Kb

3 Kb

5 Kb

Programa C

Programa A

Áreas livresÁrea livre 1

Área livre 2

Área livre 3

Tamanho

1 4 Kb

2 5 Kb

3 3 Kb

Algoritmos de Escolha: Best-Fit


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


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


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


Processo de eliminação dafragmentação de dados de umsistema de arquivos.

A eliminação de fragmentação éfeita reordenando o espaço dearmazenamento, fazendo com quetodo arquivo esteja armazenado deforma contígua e ordenada, etambém criando espaços livrescontínuos

Gerência de Memória Virtual


Espaço de Endereçamento Virtual


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


Esp

aço

de e

nd

ere

ça

me

nto

vir

tua

l

Esp

aço

de e

nd

ere

çam

en

to r

ea

l

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


Memória Virtual

Memória Principal

Mapeamento

.

.

.

.

.

.

Tabela de mapeamento


Processo A

Espaço deendereçamento

virtual de A

Endereço virtual 1

.

.

.

Tabela demapeamento

de A

Espaço deendereçamento

virtual de B

Endereço virtual 1

.

.

.

Tabela demapeamento

de B

Processo B

Memória Principal

Memória Virtual por Paginação


Memória Virtual

.

.

.

.

Página virtual 0

Página virtual 1

Página virtual 2

Página virtual V

Tabela depáginas

ETP

Memória Principal

Memória Secundária

.

.

.

Página real 0

Página real 1

Página real R

Tradução do endereço virtual


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


Mecanismo de tradução


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


Memória Principal

Arquivo depaginação

Page out

Page in

Proteção de Memória


LGEndereço da

página/segmento

Bits de proteção

Proteção de Memória


Descrição

Sem acessoAcesso de leitura

Acesso para leitura/gravação

LG

001011

Sistema de Arquivos


Diretórios


IdentificaçãoProteção

OrganizaçãoLocalização

Atributos

Diretórios Arquivos

Diretórios


Usuário1

Usuário2

Usuário3

Usuárion

Arquivo1

Arquivo2

Arquivo3

Arquivo1

Arquivo1

Arquivo2

Arquivo3

User File Directory(UFD)

Arquivos

Diretórios


Usuário1

Usuário2

Usuário3

Usuárion

Diretório Raiz

Diretório1

Diretório2

Arquivo1

Arquivo1

Diretório1

Arquivo1

Arquivo2

Arquivo1

Arquivo2

Arquivo1

Arquivo1

Arquivo2

Diretórios


Path de um arquivo


Disco C:/

IvanIvanCarlos Paulo

Teste Pessoal

Soma.exe

Estrutura de diretórios: Unix


/

/ bin / dev / etc / lib / usr / tmp

/ machado/ maia

livro.txt prog.for

Alocação Contígua


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


Início

0 1 2

3 4 5

6 7 8

9 10 11

12 13 14

Arquivo Bloco

A.TXT 6

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

Alocação Indexada


0 1 2

3 4 5

6 7 8

9 10 11

12 13 14

Bloco deíndice

310117

Grupos de Usuário


DADOS.TXT

Owner

Group

All

LeituraEscrita

ExecuçãoEliminação

Leitura

Lista de Controle de Acesso


Usuário: MaiaAcesso: Leitura + Escrita

Usuário: MachadoAcesso: Leitura

Usuário: MaiaAcesso: Leitura + Escrita + Execução

Usuário: MachadoAcesso: Eliminação

Como ficou o disco após a desfragmentação?


Prática com Processos


Material: https://sites.google.com/site/leinylsonuespi

11:44

Aula baseada no material de:

Arquitetura de Sistemas Operacionais, Francis BerengerMachado / Luiz Paulo Maia

I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)

Nesta aula aprendemos...


# Processos e Memória


Na próxima aula veremos...

SISTEMAS OPERACIONAIS# Funções Básicas de um Sistema Operacional


Alguma Dúvida?

11:44

Até a próxima aula...

[email protected]

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