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CRIAÇÃO E ANÁLISES DE PROCESSOS EM UM SISTEMA OPERACIONAL Apresentação 1. OBJETIVO Só é possível operar um computador se nele tivermos instalado um Sistema Operacional (SO). A função de um SO é coordenar a comunicação entre hardware, software e usuário. São os softwares aplicativos que fornecem ao usuário funções específicas como edição de texto, navegação na internet, entre outros. Para prover a execução de um processo, um SO leva em consideração atributos fundamentais para que o processador realize essa ação, como por exemplo, a Fatia de Tempo que esse processo terá para executar e o Tempo de Clock que o processador possui. Neste Experimento, você irá aplicar de maneira prática os conceitos relacionados à criação e análise de processos em um Sistema Operacional. Ao final deste experimento, você deverá ser capaz de: identificar como um processo pode ser criado em um SO;• reconhecer a influência causada pela fatia de tempo alocada para a CPU tratar os processos;• comprovar como a velocidade do clock da CPU afeta a execução dos processos.• 2. ONDE UTILIZAR ESSES CONCEITOS? Compreender o funcionamento da criação e análise de processos em um Sistema Operacional é fundamental para a fixação do conceito de como o sistema operacional lida com a execução de processos (software), dependendo da configuração definida para isso. 3. O EXPERIMENTO Para a realização deste Experimento, você utilizará recursos de hardware e software. No computador, utilizando um software que simula o funcionamento de alocação de processos de um sistema operacional, você poderá visualizar como o SO gerencia a Fatia de Tempo e Clock da CPU. 4. SEGURANÇA Sempre utilize softwares confiáveis, ou seja, softwares com licença de uso válida (sejam eles gratuitos ou pagos). Instale em sua máquina um antivírus para se proteger de problemas advindos de quebras de sigilo de dados e de segurança da informação. Softwares atualizados evitam problemas relacionados a sua performance, ou seja, previnem erros e problemas de funcionamento. Tome sempre cuidado com as conexões elétricas dos equipamentos que irá utilizar. 5. CENÁRIO Para esse laboratório você utilizará o software SOSim, um aplicativo que apresenta uma visualização do funcionamento do processador. Assim, de maneira prática, você conseguirá compreender como o sistema operacional lida com a criação e execução de processos. Sumário teórico LABORATÓRIO DE SISTEMAS OPERACIONAIS CRIAÇÃO E ANÁLISES DE PROCESSOS EM UM SISTEMA OPERACIONAL ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br CRIAÇÃO E ANÁLISES DE PROCESSOS NUM SISTEMA OPERACIONAL Um Sistema Operacional é um conjunto de programas responsáveis por gerenciar diferentes recursos de um sistema computacional. Observando a Figura 1, podemos entender o seu funcionamento. LABORATÓRIO DE SISTEMAS OPERACIONAIS CRIAÇÃO E ANÁLISES DE PROCESSOS EM UM SISTEMA OPERACIONAL ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br Figura 1 – Interação SO X Hardware X Software X Usuário. Fonte: Elaborada pela autora (2022). ESTRUTURA DE UM PROCESSO O Sistema Operacional fornece uma abstração para que outros softwares possam ser desenvolvidos e executados, sem que haja a necessidade de implementar a comunicação entre os recursos de hardware. Além disso, um Sistema Operacional facilita a interação entre o usuário e o computador. Todo programa instalado em um sistema operacional é chamado de processo, que precisará ser processado pela CPU. Para a execução de um processo, o Sistema Operacional precisa gerenciar um conjunto de informações. A estrutura utilizada pelo Sistema Operacional para estruturar essas informações é chamada de PCB (Process Control Blocks). Das informações armazenas pelo PCB, podemos categorizar as seguintes (CÓRDOVA JÚNIOR; LEDUR; MORAIS, 2018): • Contexto de Hardware: o conteúdo do processo alocado nos registradores do processador enquanto ele está sendo processado; • Contexto de Software: contém as informações que identificam o processo, quem o criou, além das quotas de execução no processador e seus privilégios; • Espaço de Endereçamento: nessa categoria de informações armazenadas pelo PCB, constam as áreas físicas e lógicas da memória RAM a serem utilizadas pelo processo; • Estado do processo: armazenam os estados que um processo pode assumir no seu ciclo de vida. Dentre os valores definidos na criação do processo, no Contexto de Software, vamos analisar duas variáveis que influenciam diretamente em sua execução: tempo de clock e fatia de tempo. LABORATÓRIO DE SISTEMAS OPERACIONAIS CRIAÇÃO E ANÁLISES DE PROCESSOS EM UM SISTEMA OPERACIONAL ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br O Tempo de clock é a unidade de medida que exprime a quantidade de instruções que um processador pode executar em um determinado período. Quanto maior for a frequência de clock, mais rápida será a execução do processo. A Fatia de Tempo é a unidade de medida que define quanto tempo o processo pode alocar o processador para sua execução até que ele seja suspenso. Quanto maior for a fatia de tempo definida para um processo, maior será o tempo em que ele passará sendo executado pelo processador. A fatia de tempo precisa ser definida para cada processo de maneira a aparentar ao usuário final que os softwares aplicativos estejam sendo executados ao mesmo tempo. Por isso, tempo de clock e fatia de tempo são dois valores que possuem relação muito próxima e que influenciam diretamente no processamento de softwares aplicativos de maneira otimizada. LABORATÓRIO DE SISTEMAS OPERACIONAIS CRIAÇÃO E ANÁLISES DE PROCESSOS EM UM SISTEMA OPERACIONAL ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CÓRDOVA JÚNIOR, R. S.; LEDUR, C. L.; MORAIS, I. S. Sistemas Operacionais. Porto Alegre: SAGAH, 2018. COULOURIS, George et al. Sistemas Distribuídos: Conceitos e Projeto. Editora Bookman, 2013. Roteiro 1 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE GERÊNCIA DE PROCESSOS E GERÊNCIA DE PROCESSADOR CRIAÇÃO E ANÁLISES DE PROCESSOS NUM SISTEMA OPERACIONAL INSTRUÇÕES GERAIS 1. Neste experimento, você compreenderá a utilização da Escala Visual Analógica (EVA) na avaliação de um paciente. 2. Utilize a seção “Recomendações de Acesso” para melhor aproveitamento da experiência virtual e para respostas às perguntas frequentes a respeito do VirtuaLab. 3. Caso não saiba como manipular o Laboratório Virtual, utilize o “Tutorial VirtuaLab” presente neste Roteiro. 4. Caso já possua familiaridade com o Laboratório Virtual, você encontrará as instruções para realização desta prática na subseção “Procedimentos”. 5. Ao finalizar o experimento, responda aos questionamentos da seção “Avaliação de Resultados”. 2 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE GERÊNCIA DE PROCESSOS E GERÊNCIA DE PROCESSADOR CRIAÇÃO E ANÁLISES DE PROCESSOS NUM SISTEMA OPERACIONAL RECOMENDAÇÕES DE ACESSO PARA ACESSAR O VIRTUALAB 1. Caso utilize o Windows 10, dê preferência ao navegador Google Chrome; 2. Caso utilize o Windows 7, dê preferência ao navegador Mozilla Firefox;3. Feche outros programas que podem sobrecarregar o seu computador; 4. Verifique se o seu navegador está atualizado; 5. Realize teste de velocidade da internet. Na página a seguir, apresentamos as duas principais dúvidas na utilização dos Laboratórios Virtuais. Caso elas não se apliquem ao seu problema, consulte a nossa seção de “Perguntas Frequentes”, disponível em: https://algetec.movidesk.com/kb/pt-br/ Neste mesmo link, você poderá usar o chat ou abrir um chamado para o contato com nossa central de suporte. Se preferir, utilize os QR CODEs para um contato direto por Whatsapp (8h às 18h) ou para direcionamento para a central de suporte. Conte conosco! ATENÇÃO: O LABORATÓRIO VIRTUAL DEVE SER ACESSADO POR COMPUTADOR. ELE NÃO DEVE SER ACESSADO POR CELULAR OU TABLET. O REQUISITO MÍNIMO PARA O SEU COMPUTADOR É UMA MEMÓRIA RAM DE 4 GB. SEU PRIMEIRO ACESSO SERÁ UM POUCO MAIS LENTO, POIS ALGUNS PLUGINS SÃO BUSCADOS NO SEU NAVEGADOR. A PARTIR DO SEGUNDO ACESSO, A VELOCIDADE DE ABERTURA DOS EXPERIMENTOS SERÁ MAIS RÁPIDA. 3 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE GERÊNCIA DE PROCESSOS E GERÊNCIA DE PROCESSADOR CRIAÇÃO E ANÁLISES DE PROCESSOS NUM SISTEMA OPERACIONAL PERGUNTAS FREQUENTES 1) O laboratório virtual está lento, o que devo fazer? a) No Google Chrome, clique em “Configurações” -> “Avançado” -> “Sistema” -> “Utilizar aceleração de hardware sempre que estiver disponível”. Habilite a opção e reinicie o navegador. b) Verifique as configurações do driver de vídeo ou equivalente. Na área de trabalho, clique com o botão direito do mouse. Escolha “Configurações gráficas” e procure pela configuração de performance. Escolha a opção de máximo desempenho. Obs.: Os atalhos e procedimentos podem variar de acordo com o driver de vídeo instalado na máquina. c) Feche outros aplicativos e abas que podem sobrecarregar o seu computador. d) Verifique o uso do disco no Gerenciador de Tarefas (Ctrl + Shift + Esc) -> “Detalhes”. Se estiver em 100%, feche outros aplicativos ou reinicie o computador. 4 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE GERÊNCIA DE PROCESSOS E GERÊNCIA DE PROCESSADOR CRIAÇÃO E ANÁLISES DE PROCESSOS NUM SISTEMA OPERACIONAL 2) O laboratório apresentou tela preta, como proceder? a) No Google Chrome, clique em “Configurações” -> “Avançado” -> “Sistema” -> “Utilizar aceleração de hardware sempre que estiver disponível”. Habilite a opção e reinicie o navegador. Caso persista, desative a opção e tente novamente. b) Verifique as configurações do driver de vídeo ou equivalente. Na área de trabalho, clique com o botão direito do mouse. Escolha “Configurações gráficas” e procure pela configuração de performance. Escolha a opção de máximo desempenho. Obs.: Os atalhos e procedimentos podem variar de acordo com o driver de vídeo instalado na máquina. c) Verifique se o navegador está atualizado. 5 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE GERÊNCIA DE PROCESSOS E GERÊNCIA DE PROCESSADOR CRIAÇÃO E ANÁLISES DE PROCESSOS NUM SISTEMA OPERACIONAL DESCRIÇÃO DO LABORATÓRIO MATERIAIS NECESSÁRIOS • Computador. PROCEDIMENTOS 1. CONHECENDO A INTERFACE Antes de explorar as funcionalidades disponíveis nesta prática, é importante conhecer as ferramentas e a funcionalidade de cada botão. Observe as janelas disponíveis pelo simulador. 2. CRIANDO E ANALISANDO UM PROCESSO Crie um processo novo na janela de Gerência de Processos e não altere as configurações já pré-definidas. Observe o comportamento 6 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE GERÊNCIA DE PROCESSOS E GERÊNCIA DE PROCESSADOR CRIAÇÃO E ANÁLISES DE PROCESSOS NUM SISTEMA OPERACIONAL 3. ALTERANDO OS PARÂMETROS DO PROCESSO Movimente, na janela Gerência de Processador, a barra “Fatia de Tempo” para sua posição intermediária (posição 5 ou 6). Observe as variações e tome nota. Movimente, na janela Gerência de Processador, a barra “Clock da UCP” para sua posição intermediária (posição 5 ou 6). Observe as variações e tome nota. 4. AVALIANDO OS RESULTADOS Siga para a seção “Avaliação de Desempenho”, localizada na página 07 deste roteiro, e responda de acordo com o que foi observado no experimento, associando também com os conhecimentos aprendidos sobre o tema. 7 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE GERÊNCIA DE PROCESSOS E GERÊNCIA DE PROCESSADOR CRIAÇÃO E ANÁLISES DE PROCESSOS NUM SISTEMA OPERACIONAL AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS 1. Com base nas observações do comportamento do processo, o que acontece com o quando o valor da “Fatia de tempo” é aumentado? 2. O que acontece quando o valor de “Clock da UCP” é aumentado? A que se deve esse comportamento? 8 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE GERÊNCIA DE PROCESSOS E GERÊNCIA DE PROCESSADOR CRIAÇÃO E ANÁLISES DE PROCESSOS NUM SISTEMA OPERACIONAL TUTORIAL VIRTUALAB 1. CONHECENDO A INTERFACE Leia as instruções da prática e após a leitura clique no botão “Iniciar prática” com o botão esquerdo do mouse. 9 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE GERÊNCIA DE PROCESSOS E GERÊNCIA DE PROCESSADOR CRIAÇÃO E ANÁLISES DE PROCESSOS NUM SISTEMA OPERACIONAL Observe as janelas que aparecem ao abrir o laboratório. 10 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE GERÊNCIA DE PROCESSOS E GERÊNCIA DE PROCESSADOR CRIAÇÃO E ANÁLISES DE PROCESSOS NUM SISTEMA OPERACIONAL 2. CRIANDO E ANALISANDO UM PROCESSO Crie um processo clicando com o botão esquerdo do mouse sobre o botão “CRIAR”. Clique no botão “Criar” com o botão esquerdo do mouse na janela de criação de criação de programa. Observe o comportamento no laboratório. 11 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE GERÊNCIA DE PROCESSOS E GERÊNCIA DE PROCESSADOR CRIAÇÃO E ANÁLISES DE PROCESSOS NUM SISTEMA OPERACIONAL 3. ALTERANDO OS PARÂMETROS DO PROCESSO Movimente, na janela Gerência de Processador, a barra “Fatia de Tempo” clicando e arrastando a bolinha do menu com o botão esquerdo do mouse e levando para sua posição intermediária (posição 5 ou 6). Observe as variações e tome nota. Movimente, na janela Gerência de Processador, a barra “Clock da UCP” clicando e arrastando a bolinha do menu com o botão esquerdo do mouse e levando para sua posição intermediária (posição 5 ou 6). Observe as variações e tome nota. 12 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE GERÊNCIA DE PROCESSOS E GERÊNCIA DE PROCESSADOR CRIAÇÃO E ANÁLISES DE PROCESSOS NUM SISTEMA OPERACIONAL 4. AVALIANDO OS RESULTADOS Siga para a seção “Avaliaçãodos Resultados”, localizada na página 07 deste roteiro, e responda de acordo com o que foi observado no experimento, associando também com os conhecimentos aprendidos sobre o tema. Pré Teste 1) O gerenciamento de processos é responsável por executar concorrentemente vários processos nos sistemas operacionais, por meio do compartilhamento de tempo e processadores. Quais valores definidos em um PCB de um processo interferem diretamente no tempo em que o processo será executado? A) Fatia de Tempo e Tempo de Clock. B) Identificação UID e PID. C) Apenas a Fatia de Tempo. 2) Existem diversos conceitos relacionados a temática Sistemas Operacionais que são fundamentais para podermos compreender como funciona um computador. Um desses conceitos “É uma instância de um programa em execução”. Assinale a alternativa ao que essa definição se refere: A) Sistema Operacional. B) Processo. C) Processador. 3) Um conceito fundamental para todos os sistemas operacionais é o de processo. Um processo é basicamente um programa em execução. Sobre processos em sistemas operacionais, assinale a alternativa correta. A) O Contexto de Software está relacionado ao conteúdo do processo alocado nos registradores do processador. B) O paralelismo permite a execução sequencial e disputada para que cada processo seja executado pelo processador. C) O PCB de um processo é composto com contexto de hardware, contexto de software, espaço de endereçamento e estado do processo. 4) Não é possível abordar o conceito de Sistemas Operacionais sem falar de processos. Uma simples definição para processos é entender o mesmo como um programa em execução, apesar de existirem uma infinidade de conceitos relacionados. Assinale a alternativa correta: A) o sistema operacional executa cada processo de forma integral, independente do tamanho e do ciclo de processamento da CPU. B) Um processo pode compartilhar seu espaço de endereçamento físico com outros processos. C) Um sistema operacional, no geral, tem como funções: o gerenciamento de processos, o gerenciamento de memória, o sistema de arquivos e a entrada e saída de dados. Independente do sistema operacional utilizado, essas funções são executadas. 5) Um conceito importante nos Sistemas Operacionais são os processos. Um processo é basicamente um programa em execução. Sobre processo, é correto afirmar que: A) a processos paralelos são aqueles que ocorrem um de cada vez, um a um no tempo, serialmente, como que de forma exclusiva. B) um processo é uma atividade que ocorre em meio computacional, usualmente possuindo um objetivo definido, tendo duração infinita. C) um processo é um programa em execução, o que envolve o código do programa, os dados em uso, os registradores do processador, sua pilha (stack) e o contador de programa, além de outras informações relacionadas a sua execução. Experimento Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Pós Teste 1) O Sistema Operacional é fundamental para a utilização de dispositivos computacionais, pois sem eles não é possível realizar a comunicação entre o hardware, software aplicativo e usuário. Sobre as funcionalidades de um Sistema Operacional, podemos afirmar que: A) Oferece softwares aplicativos para realização de atividades específicas. B) Responsável por manter o hardware ligado. C) Criar e gerenciar processos. 2) Diversas são as atividades gerenciadas por um sistema operacional: gerenciar dispositivos de entrada e saída, memória e processador, por exemplo. Em um Sistema Operacional processos são criados e eliminados a todo momento. O que caracteriza a criação de um processo? A) A criação de um processo ocorre quando o sistema operacional adiciona um novo PCB a sua estrutura e aloca um espaço de endereçamento na memória para uso. B) Um processo no estado de criação não poderá mais ter nenhum programa executado no seu contexto nem ter nenhum recurso alocado. C) Quando o processo está em execução pela UCP. 3) Um computador possui diversos recursos tais como memória, discos, impressora, gravador de dvd etc. Para que o usuário possa utilizar estes recursos ele solicita ao sistema operacional que execute uma operação que é executada sem que o usuário tenha que se preocupar com os detalhes de como a operação é executada ou como os recursos são utilizados durante a operação. O que essa operação executa? A) Uma classe ou objeto B) Um método ou função. C) Um processo. 4) A fatia do tempo é o valor numérico que representa por quanto tempo um processo pode ser executado até que seja suspendido. Quais das alternativas abaixo apresenta CORRETAMENTE um dos benefícios do uso dessa propriedade? A) Permite garantir o uso adequado do processador para atender aos diversos processos em execução pelo sistema operacional. B) Essa é a característica principal da atividade de Gerência de Processos, principalmente dos algoritmos de escalonamento, não do uso da propriedade de fatia de tempo. C) Impede que qualquer processo monopolize o sistema. 5) Vários dados produzidos pelos dispositivos que compõem o computador são importantes para sua operação. Um desses dados é produzido pelo clock. O clock é um dispositivo localizado na CPU que gera pulsos elétricos síncronos em um determinado intervalo de tempo (sinal de clock). Qual a importância do clock da CPU na execução de um processo? A) Definir prioridades entre os processos. B) Determinar quais processos são classificados como CPU/Bound. C) Determinar a velocidade de execução dos processos.
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