Atividade Avaliativa III - II Semestre - SOP - Sistemas Operacionais

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�� �Tecnologia em Sistemas para a Internet 
20151.2SEM.SOP – Sistemas Operacionais
Prof. Giliard Freitas
��Nome do Polo: Juína
Nome do Aluno: Heraldo Tabata Brandão
Data: 02/05/2015
Atividade III
1. Qual é a função básica do módulo de gerência do processador?
O módulo gerência do processador é responsável por intermediar a disputa dos processos pelo direito de processamento de forma justa e eficiente. Para gerenciar essa disputa, necessitará utilizar dentre outros elementos, o Bloco de Controle de Processo que lhe proporcionará informações sobre o processo. O conhecimento do mecanismo de chaveamento de contexto é necessário para implementação do módulo de gerência do processador, pois o chaveamento na ação que torna implícita a execução de um processo. Um processo pode hierarquicamente ser dividido em subprocessos. Threads: consistem um uma unidade básica de utilização da CPU, ou seja, uma linha de execução de um processo. A vantagem de se utilizar uma thread é que enquanto uma aguarda operação de E/S (no estado de espera), a outra thread pode utilizar a CPU. Os Processos se dividem em dois tipos: Processos do sistema e Processo do usuário. As threads podem ser de dois tipos: Monothread e multithread; Uma a entidade do sistema operacional responsável por selecionar um processo pronto para ser executado pelo processador, dividir o tempo do processador de forma justa entre os processos prontos a serem executados.
2. Qual a função de um escalonador?
Escalonador é uma a entidade do sistema operacional responsável por selecionar um processo pronto para ser executado pelo processador, dividir o tempo do processador de forma justa entre os processos prontos a serem executados.
Podemos ter dois ou mais processos aptos a utilizar o processador para ser executado, nesse instante, o sistema operacional devem decidir qual dos processos aptos, armazenados em uma fila, será escolhido para rodar primeiro. Essa tarefa e a tomada de decisão é feita pelo escalonador de processos (parte do sistema operacional) através da implementação de alguns algoritmos de seleção, denominados algoritmos de escalonamento, esse algoritmo seleciona qual processo deve executar em um determinado instante de tempo, para tanto, existem vários algoritmos para atingir os objetivos do escalonamento que busquem obter bons tempos médios invés de maximizar ou minimizar um determinado critério e privilegiar a variância em relação a tempos médios.
3. Quais são os objetivos de um gerenciamento dos dispositivos de E/S?
A gerência de dispositivos de entrada/saída é uma das principais e mais complexas funções de um sistema operacional, que consiste em um módulo que permiti que várias operações de E/S sejam executadas simultaneamente. Sua implementação é estruturada através de camadas em um modelo semelhante ao apresentado para o sistema operacional como um todo. A implementação de um dispositivo chamado controlador ou interface permitiu a UCP agir de maneira independente dos dispositivos de E/S. Com esse novo elemento, a UCP não se comunicava mais diretamente com os periféricos, mas sim através do controlador. Isso significa as instruções de E/S, por não ser mais preciso especificar detalhes de operação dos periféricos, tarefa esta realizada pelo controlador. Com a implementação do mecanismo de interrupção no hardware dos computadores, as operações de E/S puderam ser realizadas de uma forma mais eficiente. Em vez de o sistema periodicamente verificar o estado de uma operação pendente, o próprio controlador interrompia a UCP para avisar do término da operação.
4. Qual a função do canal de E/S?
O canal de E/S atua como um elo de ligação entre a UCP e o controlador. O canal é um processador com capacidade de executar programas de E/S, permitindo o controle total sobre operações de entrada e saída. As instruções de E/S são armazenadas na memória principal pela UCP, porém o canal é responsável pela sua execução. Assim, a UCP realiza uma operação de E/S, instruindo o canal para executar um programa localizado na memória (programa de canal). Um canal de E/S pode controlar múltiplos dispositivos através de diversos controladores. Cada dispositivo, ou conjunto de dispositivos, é manipulado por um único controlador. 
5. Explique a função dos controladores.
Os controladores são componentes de hardwere responsáveis por manipular diretamente os dispositivos de E/S. O sistema operacional, mais exatamente o device driver, comunica-se com os dispositivos através dos controladores. Em geral, o controlador pode ser uma placa independente conectada a um slot do computador ou implementado na mesma placa do processador. Os dispositivos de entrada e saída são utilizados para permitir a comunicação entre o sistema computacional e o mundo externo. Os dispositivos de E/S podem ser classificados, como de entrada de dados, como cd-rom, teclado e mouse, ou de saída de dados, como impressoras. Também é possível que um dispositivo realize tanto entrada quanto saída de dados, como modems, discos e cd-rw.
6. Porque os escalonamentos FIFOS e SJF não podem ser aplicados em sistemas de tempo compartilhado?
Porque são algoritmos não preemptivos, no qual os processos rodam até o fim de sua execução, sem ser interrompidos por eventos externos, ao contrário dos algoritmos preempetivos, que são capazes de suspender processos que poderiam continuar executando.
7. Alguns livros comentam sobre três níveis de escalonadores, comente a respeito de cada um:
Em sistemas de tempo compartilhado, o kernel aloca a CPU a um processo por um período de tempo chamado "fatia de tempo"ou "quantum"; interrompe o processo e escalona outro quando o tempo atribuído expira e reescalona-o para continuar a execução tempo depois. A parte do sistema operacional com as funções acima descritas é chamada de escalonador e o algoritmo utilizado em sua programação é chamado algoritmo de escalonamento.
a)Escalonador longo prazo
Menor Job primeiro: um tipo de escalonamento apropriado para sistemas que rodam jobs em batch, nos quais o tempo de processamento de cada job é conhecido com antecedência. Nesta política, quando vários jobs igualmente importantes estiverem esperando vez numa fila, o escalonador usa a política de alocar o processador ao menor dos jobs da fila.
Executado quando um novo processo é criado;
Determina quando um processo novo passa a ser considerado no sistema, isto é, quando após sua criação ele passa a ser apto;
Controla o grau de multiprogramação do sistema;
Quanto maior o número de processos ativos, menor a porcentagem de tempo de uso do processador por processo.
b)Escalonador médio prazo
Escalonamento em dois níveis 
Até agora temos assumido que todos os processos estão na memória principal. Se não houver memória disponível para todos, alguns de tais processos devem ser mantidos em disco. Trocas de contexto envolvendo o disco é algumas ordens de magnitude maior do que quando ambos os processos estão na memória principal. Uma forma mais prática de tratar com o swapping de processos é usando um escalonador de dois níveis, onde um subconjunto dos processos prontos é carregado inicialmente na memória principal. Inicialmente, o escalonador de baixo nível escolhe um entre esses processos. Periodicamente, o escalonador de alto nível é posto para rodar movimentando processos entre a memória principal e o disco. Seguem-se alguns critérios que o escalonador de alto nível pode usar nas suas tomadas de decisão: 
Quanto tempo se passou desde que o processo foi colocado no disco ou na memória principal?
Quanto tempo de processador o processo usou recentemente?
Qual o tamanho do processo?
Qual a prioridade do processo?
Qual o estado do processo?
O escalonador de alto nível pode usar qualquer algoritmo de escalonamento. 
Associado a gerência de memória;
Participa do mecanismo de swapping;
Suporte a multiprogramação;
Grau de multiprogramação.
c)Escalonador curto prazo
Escalonamento Round Robin 
Um dos mais antigos, simples,
justo e, portanto muito usado, é o chamado round robin. A cada processo atrubui-se um intervalo de tempo, quantum, durante o qual ele poderá usar o processador. Se o processo ainda precisar rodar depois de esgotado seu quantum, ele perde o processador, dando lugar a um outro processo. Se o processo for bloqueado ou terminar antes de esgotado seu quantum, a comutação para um novo processo será feita no exato momento do bloqueio ou do término do processamento.
O escalonamento round robin é muito simples de implementar. Tudo que o escalonador precisa fazer é manter uma lista de processos prontos para rodar. Quando o quantum de um processo se esgota, ele é colocado no fim da fila de prontos. A única coisa que pode dar um pouco de trabalho na implementação deste algoritmo é a determinação do tamanho do quantum. Um quantum muito pequeno causa sucessivas trocas de contexto, troca do processador entre processos, baixando a eficiência do processador, enquanto fazê-lo muito grande leva a um tempo de resposta não aceitável para usuários interativos.
Determina qual processo apto deverá utilizar o processador;
Executado sempre que ocorrem eventos importantes;
Interrupção de relógio;
Interrupção de entrada/saída;
Chamadas de sistemas;
Sinais (interrupção software).
8. Para que tipos de operações o DMA é útil? Quais as implicações de uma organização sem DMA na multiprogramação?
Ela é útil em operações de Entrada/Saída. Uma das implicações é que sobrecarrega a UCP, pois a sem a técnica de DMA (Direct Memory Access) toda a transferência de dados entre memória e periféricos exige a intervenção da UCP. Com a técnica de DMA permitiu que bloco de dados sejam transferido entre memória e periféricos, sem a intervenção da UCP, exceto no início e no final da transferência. Quando o sistema deseja ler ou gravar um bloco de dados, são passadas da UCP para o controlador informações como: onde o dado está localizado, qual o dispositivo de E/S devolvido na operação, posição inicial da memória de onde os dados serão lidos ou gravados e o tamanho do bloco de dados. Com estas informações, o controlador realiza a transferência entre o periférico e a memória principal, e a UCP é somente interrompida no final da operação. A área de memória utilizada pelo controlador na técnica de DMA é chamada buffer, sendo reservada exclusivamente para este propósito.