Lista I - Sistemas Operacionais

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LISTA GERAL SOBRE 
Gerenciamento de Processos 
 
Data de Entrega: Até o dia 04/07/2022: O objetivo da lista é ajudar no estudo individual dos alunos. 
Essa lista deve ser feita a resposta manualmente e em folha de papel almaço e em equipe de no máximo 4 alunos; 
 
Professor: Rainer Xavier de Amorim 
Aluno: Wellython Salmo de Souza Sá - 22053472
 
Livros: Sistemas Operacionais - autor Andrews Tanembaum 
 Arquitetura de Sistemas Operacionais - autor: Francis Berenger Machado e Luiz Paulo Maia 
 
1. Como seria utilizar um computador sem um sistema operacional? Qual sua principal função?
Tendo em vista que a função de um sistema operacional é fazer com que o usuário e o computador tenham uma intermediação entre eles, sendo assim o usuário consegue interagir com o mesmo de uma forma mais prática, com imagens e gerenciamentos de hardware.
 
2. Dois dos papeis do Sistema Operacional do ponto de vista do Sistema de Computação são: 
alocador de recursos e programa de controle. Explique com usas palavras esses dois papeis. 
O alocador de recursos, como seu nome já diz, aloca os recursos que são usados quando necessário dentro do sistema para solucionar “problemas”. 
Já o programa de controle faz um gerenciamento no que o usuário está utilizando, evitando assim uso impróprio de programas no computador e até mesmo para evitar erros.
3. Para que um computador comece a operar, precisa dispor de um programa inicial para executar, o qual é chamado de bootstrap. Como funciona esse programa? 
É um programa que realiza a localização do sistema operacional, sua funcionalidade consiste em localizar o S.O. e iniciá-lo. 
 
4. Quais os tipos de Sistemas Operacionais existentes? 
Sistemas operacionais de grande porte;
Sistemas operacionais de multiprocessadores;
Sistemas operacionais de servidores;
Sistemas operacionais de computadores pessoais;
Sistemas operacionais de computadores portáteis;
Sistemas operacionais embarcados;
Sistemas operacionais de nós sensores(sensor-node);
Sistemas operacionais de tempo real;
Sistemas operacionais de cartões inteligentes (smartcard);
5. Por que dizemos que existe uma subutilização de recursos em sistemas monoprogramáveis? Qual a grande diferença entre sistemas monoprogramáveis e sistemas multiprogramáveis? 
Porque em sistemas monoprogramáveis só é possível realizar uma execução de programa por vez e já nos sistemas multiprogramáveis os recursos são distribuídos entre diversos usuários e aplicações do sistema.
6. O que caracteriza o processamento batch? Que aplicações podem ser processadas nesse tipo de ambiente? 
Sua característica é de não exigir a interação do usuário com a aplicação. Todas as entradas e saídas de dados da aplicação são implementadas 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.
 
7. Como funcionam os sistemas de tempo compartilhado? Quais as vantagens em utilizá-los? 
Os sistemas de tempo compartilhado permitem que diversos programas sejam executados a partir da divisão do tempo do processador em pequenos intervalos, denominados fatia de tempo ou 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 somente a ele.
 
8. Qual a grande diferença entre sistemas de tempo compartilhado e tempo real? Quais aplicações são indicadas para sistemas de tempo real? 
A grande diferença está no tempo de resposta. Nos sistemas de tempo real o tempo de resposta deve está dentro dos 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. 
9. 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.
 
10. Considerando a afirmação: “um escalonador que apresenta prioridades necessariamente é preemptivo.”. Responda: A afirmação é correta? Justifique a sua resposta. 
Sim, porque processos de prioridade maior devem ser tratados de maneira diferente dos outros. Esses processos com prioridade maior são escalonados antes de qualquer outro. Os sistemas de tempo compartilhado implementam algum tipo de prioridade de forma a dar mais importância na hora do escalonamento.
11. Os três principais estados de um processo são: ready, running e blocked. Descreva quais eventos fazem um processo mudar de estado. Descreva TODAS situações possíveis envolvendo estes três estados. 
Existem quatro transições possíveis entre esses três estados. A transição um ocorre quando o sistema operacional descobre que um processo não pode continuar agora. As transições dois e três são caudas pelo escalonador de processos, uma parte do sistema operacional, sem o processo nem saber a respeito delas. A transição dois ocorre quando o escalonador decide que o processo em andamento foi executado por tempo suficiente, e é o momento de deixar outro processo ter algum tempo na CPU. A transição três ocorre quando todos os outros processos tiveram sua parcela justa e está na hora de o primeiro processo chegar à CPU para ser executado novamente. A transição quatro verifica quando o evento externo pelo qual um processo estava esperando acontece. Se nenhum outro processo estiver sendo executado naquele instante, a transição três será desencadeada e o processo começará a ser executado. Caso contrário, ele talvez tenha de esperar no estado de ready por um intervalo curto até que a CPU esteja disponível e chegue sua vez.
12. Considere o seguinte conjunto de processos, com o tempo de CPU fornecido em milissegundos: 
 
 
Supõem-se ainda que todos os processos são criados no instante zero na seguinte ordem: P1, P2, P3, P4 e P5. 
Considerar a prioridade 1 como a mais alta prioridade e 4 como a menor prioridade. 
 Responda: 
(A) Desenhe os diagramas de Gantt – ilustrando a execução destes processos – para as políticas de escalonamento: FCFS (First Come First Served), SJF (Shortest Job First), Prioridades e RR (Round Robin). Para RR considere quantum=1. 
FCFS
	1
	2
	3
	4
	5
SJF
	2
	4
	3
	5
	1
PRIORIDADE
	2
	5
	1
	3
	4
RR
	1
	2
	3
	4
	5
	1
	3
	5
	1
	5
	1
	5
	1
	5
	1
(B) Define-se tempo de turnaround como o tempo decorrido entre a submissão de um processo à execução e seu término. Determine então o tempo de turnaround para cada um destes processos utilizando os algoritmos de escalonamento do item a. 
Turnaround
	Processo
	FCFS
	SJF
	PRIORIDADE
	RR
	P1
	10
	19
	16
	19
	P2
	11
	1
	1
	2
	P3
	13
	4
	18
	7
	P4
	14
	2
	19
	4
	P5
	19
	9
	6
	14
(C) Determine o tempo médio de espera dos processos para cada política definida no item a.
Tempo de Espera
	Processo
	FCFS
	SJF
	PRIORIDADE
	RR
	P1
	0
	9
	6
	9
	P2
	10
	0
	0
	1
	P3
	11
	2
	16
	5
	P4
	13
	1
	18
	3
	P5
	14
	4
	1
	9
(D) Para essa sequência de execução qual é o melhor algoritmo de escalonamento. Porque? 
SJF (Shortest Job First)
13. Considere os 6 processos listados a seguir e simule a execução dos algoritmos usando o gráfico de Gantt: FIFO, SJF, Prioridade. 
 
 
 
14. Defina a diferença entre escalonamento preemptivo e não-preemptivo. Explique por que o escalonamento não-preemptivo é improvável de ser utilizado em um centro de computação. 
 
 
15. Explique o escalonamento dos processos utilizando o diagrama abaixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
fila pronta
 
fila de I/O
 
solicitação de I/O
 
fatia de tempo expirada
 
bifurca em um filho
 
espera uma interrupção
 
filho
 
executa
 
ocorre interrupção
 
I/O
 
CPU16. No diagrama acima, que evento ocasiona preempção? 
 
 
17. Explique: 
 
a) O que é uma preempção e quando ela pode ocorrer? 
b) Como a execução em modo dual pode proteger um sistema computacional? 
c) O que são instruções privilegiadas e não privilegiadas? Qual a relação dessas instruções com os modos de acesso? 
d) Quais as vantagens e desvantagens do compartilhamento do espaço de endereçamento entre threads de um mesmo processo? 
e) Como o uso de threads pode melhorar o desempenho de aplicações paralelas em ambientes com múltiplos processadores? 
f) Cite três exemplos de aplicação utilizando threads. E explique cada uma delas. 
 
 
18. Relacione as afirmações abaixo aos respectivos estados no ciclo de vida das tarefas (N: Nova, P: Pronta, E: Executando, S: Suspensa, T: Terminada): 
 
[N]O código da tarefa está sendo carregado. 
[N] A tarefa sai deste estado ao solicitar uma operação de entrada/saída. 
[S] A tarefa vai a este estado ao terminar seu quantum. 
[P] A tarefa só precisa do processador para poder executar. 
[E] A tarefa pode criar novas tarefas. 
	[E] Há uma tarefa neste estado para cada processador do sistema. 	 
[S] A tarefa aguarda a ocorrência de um evento externo.