Notas de aula - sistemas operacionais

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IF66C - Sistemas Operacionais 
 
Carlos N. Silla Jr., Ph.D. 
Aula baseada no material desenvolvido pelo 
Prof. Dr. Carlos A. Maziero 
Avaliações e Datas Importantes 
Atividade Data Peso 
1ª Prova 17/12/2012 25% 
1º Trabalho 
(Entrega, Apresentação e Defesa) 
19/12/2012 25% 
2ª Prova 15/04/2013 25% 
2º Trabalho 
(Entrega, Apresentação e Defesa) 
24/04/2012 25% 
Observações: 
• Não serão aceitos trabalhos entregues após as data estabelecidas. 
• Nota final = (NP1 + NP2 + NT1 + NT2) / 4 
Onde: 
• NP1 = Nota da primeira prova. 
• NP2 = Nota da segunda prova. 
• NT1 = Nota do primeiro trabalho. 
• NT2 = Nota do segundo trabalho. 
O que é um Sistema Operacional? 
 
Sistema de Computação Típico 
 
Sistema de Computação Típico 
 
Abstração Gerência 
Abstração de Recursos 
 Acessar os recursos de hardware de um sistema de 
computação pode ser uma tarefa complexa, devido 
às características específicas de cada dispositivo 
físico e a complexidade de suas interfaces. 
 O sistema operacional deve definir interfaces 
abstratas para os recursos do hardware, visando 
atender os seguintes objetivos: 
Abstração de Recursos – 1º Objetivo 
 Prover interfaces de acesso aos dispositivos, mais 
simples de usar que as interface de baixo nível, para 
simplificar a construção de programas aplicativos. 
 Exemplo: Para ler dados de um disco rígido, uma 
aplicação usa um conceito chamado arquivo, que 
implementa uma visão abstrata do disco rígido, acessível 
através de operações como open, read e close. 
 Caso tivesse de acessar o disco diretamente, teria de 
manipular portas de entrada/saída e registradores com 
comandos para o controlador de disco (sem falar na 
dificuldade de localizar os dados desejados dentro do 
disco). 
 
 
Alocação de Recursos – 2º Objetivo 
 Tornar os aplicativos independentes do 
hardware. 
 Ao definir uma interface abstrata de acesso a um 
dispositivo de hardware, o sistema operacional 
desacopla o hardware dos aplicativos e permite que 
ambos evoluam de forma mais autônoma. 
 Exemplo: o código de um editor de textos não deve 
ser dependente da tecnologia de discos rígidos 
utilizada no sistema. 
Abstração de Recursos – 3º Objetivo 
 Definir interfaces de acesso homogêneas para 
dispositivos com tecnologias distintas. 
 Através de suas abstrações, o sistema operacional 
permite aos aplicativos usar a mesma interface para 
dispositivos diversos. 
 Exemplo: um aplicativo acessa dados em disco 
através de arquivos e diretórios, sem precisar se 
preocupar com a estrutura real de armazenamento 
dos dados, que podem estar em um disquete, um 
disco IDE, uma máquina fotográfica digital 
conectada à porta USB, um CD ou mesmo um disco 
remoto, compartilhado através da rede. 
Gerência de Recursos 
 Os programas aplicativos usam o hardware para atingir 
seus objetivos: 
 ler e armazenar dados, 
 editar e imprimir documentos, 
 navegar na Internet, 
 tocar música, 
 etc. 
 Em um sistema com várias atividades simultâneas, 
podem surgir conflitos no uso do hardware, quando dois 
ou mais aplicativos precisam dos mesmos recurso para 
poder executar. 
 Cabe ao sistema operacional definir políticas para 
gerenciar o uso dos recursos de hardware pelos 
aplicativos, e resolver eventuais disputas e conflitos. 
Gerência de Recursos - Exemplos 
 Vejamos algumas situações onde a gerência de 
recursos do hardware se faz necessária: 
 Cada computador normalmente possui menos 
processadores que o número de tarefas em 
execução. Por isso, o uso desses processadores 
deve ser distribuído entre os aplicativos presentes 
no sistema, de forma que cada um deles possa 
executar na velocidade adequada para cumprir suas 
funções sem prejudicar os demais. 
 O mesmo ocorre com a memória RAM, que deve ser 
distribuída de forma justa entre as aplicações. 
Gerência de Recursos - Exemplos 
 A impressora é um recurso cujo acesso deve ser 
efetuado de forma mutuamente exclusiva (apenas 
um aplicativo por vez), para não ocorrer mistura de 
conteúdo nos documentos impressos. 
 O sistema operacional resolve essa questão 
definindo uma fila de trabalhos a imprimir (print jobs) 
normalmente atendidos de forma sequencial (FIFO). 
Gerência de Recursos - Exemplos 
 Ataques de negação de serviço (DoS – Denial of 
Service) são comuns na Internet. 
 Eles consistem em usar diversas técnicas para forçar um 
servidor de rede a dedicar seus recursos a atender um 
determinado usuário, em detrimento dos demais. 
 Por exemplo, ao abrir milhares de conexões simultâneas 
em um servidor de e-mail, um atacante pode reservar 
para si todos os recursos do servidor (processos, 
conexões de rede, memória e processador), fazendo 
com que os demais usuários não sejam mais atendidos. 
 É responsabilidade do sistema operacional do servidor 
detectar tais situações e impedir que todos os recursos 
do sistema sejam monopolizados por um só usuário (ou 
um pequeno grupo). 
Gerência de Recursos 
 Assim, um sistema operacional visa abstrair o 
acesso e gerenciar os recursos de hardware, 
provendo aos aplicativos um ambiente de execução 
abstrato, no qual o acesso aos recursos se faz 
através de interfaces simples, independentes das 
características e detalhes de baixo nível, e no qual 
os conflitos no uso do hardware são minimizados. 
Tipos de Sistemas Operacionais 
 Batch (de lote); 
 De rede; 
 Distribuído; 
 Multi-usuário; 
 Desktop; 
 Servidor; 
 Embarcado; 
 Tempo Real; 
Sistemas Operacionais de Lote 
 Utilizados por S.O. antigos. 
 Todos os programas a serem executados eram 
colocados em uma fila, com seus dados e demais 
informações para execução. 
 O processador recebia os programas e os 
processava sem interagir com os usuários 
 Exemplo de S.O. de lote: OS/360. 
Sistemas Operacionais de Rede 
 Deve possuir suporte à operação em rede, ou seja, 
a capacidade de oferecer às aplicações locais 
recursos que estejam localizados em outros 
computadores da rede, como arquivos e 
impressoras. 
 Ele também deve disponibilizar seus recursos locais 
aos demais computadores, de forma controlada. 
 Atualmente a maioria dos sistemas operacionais 
oferece esse tipo de funcionalidade. 
Sistemas Operacionais Distribuídos 
 Em um sistema operacional distribuído, os recursos 
de cada máquina estão disponíveis globalmente, de 
forma transparente aos usuários. 
 Ao lançar uma aplicação, o usuário interage com 
sua janela, mas não sabe onde ela está executando 
ou armazenando seus arquivos: o sistema é quem 
decide, de forma transparente. 
 Os sistemas operacionais distribuídos já existem há 
tempos, por exemplo: 
 Amoeba [Tanenbaum et al., 1991]; 
 Clouds [Dasgupta et al.,1991]; 
 Ainda não são uma realidade de mercado. 
 
Sistemas Operacionais Multi-Usuários 
 Um sistema operacional multi-usuário deve suportar 
a identificação do “dono” de cada recurso dentro do 
sistema (arquivos, processos, áreas de memória, 
conexões de rede) e impor regras de controle de 
acesso para impedir o uso desses recursos por 
usuários não autorizados. 
 Essa funcionalidade é fundamental para a 
segurança dos sistemas operacionais de rede e 
distribuídos. Grande parte dos sistemas atuais são 
multi-usuários. 
Sistemas Operacionais Desktop 
 Um sistema operacional “de mesa” é voltado ao 
atendimento do usuário doméstico e corporativo 
para a realização de atividades corriqueiras, como 
edição de textos e gráficos, navegação na Internet e 
reprodução de mídias simples. 
 Suas principaiscaracterísticas são a interface 
gráfica, o suporte à interatividade e a operação em 
rede. 
 Exemplos de sistemas desktop são os vários 
sistemas Windows (XP, Vista, 7, etc), o MacOS X e 
Linux. 
Sistemas Operacionais Servidores 
 Um sistema operacional servidor deve permitir a 
gestão eficiente de grandes quantidades de 
recursos (disco, memória, processadores), impondo 
prioridades e limites sobre o uso dos recursos pelos 
usuários e seus aplicativos. 
 Normalmente um sistema operacional servidor 
também tem suporte a rede e multi-usuários. 
Sistemas Operacionais Embarcados 
 Um sistema operacional é dito embarcado 
(embutido) quando é construído para operar sobre 
um hardware com poucos recursos de 
processamento, armazenamento e energia. 
 Aplicações típicas desse tipo de sistema aparecem 
em telefones celulares, sistemas de automação 
industrial e controladores automotivos, 
equipamentos eletrônicos de uso doméstico (leitores 
de DVD, TVs, fornos-micro-ondas, centrais de 
alarme, etc.). 
Sistemas Operacionais Embarcados 
 Muitas vezes um sistema operacional embarcado se 
apresenta na forma de uma biblioteca a ser ligada 
ao programa da aplicação (que é fixa). LynxOS, 
C/OS, Xylinx e VxWorks são exemplos de sistemas 
operacionais embarcados para controle e 
automação. 
 Sistemas operacionais para telefones celulares 
inteligentes (smartphones) incluem o Symbian e o 
Android, entre outros. 
 
Sistemas Operacionais de Tempo Real 
 Ao contrário da concepção usual, um sistema 
operacional de tempo real não precisa ser 
necessariamente ultra-rápido; 
 sua característica essencial é ter um comportamento 
temporal previsível (ou seja, seu tempo de resposta 
deve ser conhecido no melhor e pior caso de 
operação). 
 A estrutura interna de um sistema operacional de 
tempo real deve ser construída de forma a minimizar 
esperas e latências imprevisíveis, como tempos de 
acesso a disco e sincronizações excessivas. 
Sistemas Operacionais de Tempo Real 
 Existem duas classificações de sistemas de tempo 
real: 
 Soft real-time systems, nos quais a perda de prazos 
implica na degradação do serviço prestado. 
 Exemplo: Suporte à gravação de CDs ou à reprodução de 
músicas. Caso o sistema se atrase, pode ocorrer a perda da 
mídia em gravação ou falhas na música que está sendo tocada. 
 hard real-time systems a perda de prazos pelo sistema 
pode perturbar o objeto controlado, com graves 
consequências humanas, econômicas ou ambientais 
 Exemplo: Sistema responsável pelo controle de funcionamento 
de uma turbina de avião a jato ou de uma caldeira industrial. 
Sistemas Operacionais de Tempo Real 
 Exemplos de sistemas de tempo real incluem o 
QNX, RT-Linux e VxWorks. 
 Muitos sistemas embarcados têm características de 
tempo real, e vice-versa. 
 
Funcionalidades de um Sistema 
Operacional 
 Para cumprir seus objetivos de abstração e 
gerência, o sistema operacional deve atuar em 
várias frentes. 
 Cada um dos recursos do sistema possui suas 
particularidades, o que impõe exigências específicas 
para gerenciar e abstrair os mesmos. 
 Sob esta perspectiva, as principais funcionalidades 
implementadas por um sistema operacional típico 
são: 
Funcionalidades de um Sistema 
Operacional – Gerência de Processador 
 Também conhecida como gerência de processos ou de 
atividades, esta funcionalidade visa distribuir a 
capacidade de processamento de forma justa entre as 
aplicações, evitando que uma aplicação monopolize 
esse recurso e respeitando as prioridades dos usuários. 
 O sistema operacional provê a ilusão de que existe um 
processador independente para cada tarefa, o que 
facilita o trabalho dos programadores de aplicações e 
permite a construção de sistemas mais interativos. 
 Também faz parte da gerência de atividades fornecer 
abstrações para sincronizar atividades inter-dependentes 
e prover formas de comunicação entre elas. 
Funcionalidades de um Sistema 
Operacional – Gerência de Memória 
 Tem como objetivo fornecer a cada aplicação uma 
área de memória própria, independente e isolada 
das demais aplicações e inclusive do núcleo do 
sistema. 
 O isolamento das áreas de memória das aplicações 
melhora a estabilidade e segurança do sistema 
como um todo, pois impede aplicações com erros 
(ou aplicações maliciosas) de interferir no 
funcionamento das demais aplicações. 
Funcionalidades de um Sistema 
Operacional – Gerência de Memória 
 Além disso, caso a memória RAM existente seja 
insuficiente para as aplicações, o sistema operacional 
pode aumentá-la de forma transparente às aplicações, 
usando o espaço disponível em um meio de 
armazenamento secundário (como um disco rígido). 
 Uma importante abstração construída pela gerência de 
memória é a noção de memória virtual, que desvincula 
os endereços de memória vistos por cada aplicação dos 
endereços acessados pelo processador na memória 
RAM. Com isso, uma aplicação pode ser carregada em 
qualquer posição livre da memória, sem que seu 
programador tenha de se preocupar com os endereços 
de memória onde ela irá executar. 
Funcionalidades de um Sistema 
Operacional – Gerência de Dispositivos 
 Cada periférico do computador possui suas peculiaridades; 
 O procedimento de interação com uma placa de rede é 
completamente diferente da interação com um disco rígido 
SCSI. 
 Todavia, existem muitos problemas e abordagens em comum 
para o acesso aos periféricos. 
 Por exemplo, é possível criar uma abstração única para a 
maioria dos dispositivos de armazenamento como pen-drives, 
discos SCSI ou IDE, disquetes, etc, na forma de um vetor de 
blocos de dados. 
 A função da gerência de dispositivos (também conhecida 
como gerência de entrada/saída) é implementar a interação 
com cada dispositivo por meio de drivers e criar modelos 
abstratos que permitam agrupar vários dispositivos distintos 
sob a mesma interface de acesso. 
Funcionalidades de um Sistema 
Operacional – Gerência de Arquivos 
 Esta funcionalidade é construída sobre a gerência de 
dispositivos e visa criar arquivos e diretórios, definindo 
sua interface de acesso e as regras para seu uso. 
 É importante observar que os conceitos abstratos de 
arquivo e diretório são tão importantes e difundidos que 
muitos sistemas operacionais os usam para permitir o 
acesso a recursos que nada tem a ver com 
armazenamento. 
 Exemplos disso são as conexões de rede (nos sistemas 
UNIX e Windows, cada socket TCP é visto como um 
descritor de arquivo no qual pode-se ler ou escrever 
dados) e as informações do núcleo do sistema (como o 
diretório /proc do UNIX). 
Funcionalidades de um Sistema 
Operacional – Gerência de Proteção 
 Com computadores conectados em rede e 
compartilhados por vários usuários, é importante definir 
claramente os recursos que cada usuário pode acessar, 
as formas de acesso permitidas (leitura, escrita, etc) e 
garantir que essas definições sejam cumpridas. 
 Para proteger os recursos do sistema contra acessos 
indevidos, é necessário: 
 a) definir usuários e grupos de usuários; 
 b) identificar os usuários que se conectam ao sistema, através 
de procedimentos de autenticação; 
 c) definir e aplicar regras de controle de acesso aos recursos, 
relacionando todos os usuários, recursos e formas de acesso e 
aplicando essas regras através de procedimentos de 
autorização; 
 d) registrar o uso dos recursos pelos usuários, para fins de 
auditoria e contabilização. 
 
Outras Funcionalidades de um Sistema 
Operacional 
 Além dessas funcionalidades básicas oferecidaspela 
maioria dos sistemas operacionais, várias outras vêm se 
agregar aos sistemas modernos, para cobrir aspectos 
complementares, como: 
 A interface gráfica, 
 Suporte de rede, 
 Fluxos multimídia, 
 Gerência de energia, 
 etc. 
 As funcionalidades do sistema operacional geralmente 
são inter-dependentes: por exemplo, a gerência do 
processador depende de aspectos da gerência de 
memória, assim como a gerência de memória depende 
da gerência de dispositivos e da gerência de proteção. 
Visão Geral das Funcionalidades 
do Sistema Operacional 
 O núcleo central implementa o acesso de baixo nível 
ao hardware, enquanto os módulos externos 
representam as várias funcionalidades do sistema. 
 
Estrutura do Sistema Operacional 
 Um sistema operacional não é um bloco único e 
fechado de software executando sobre o hardware. 
 Na verdade, ele é composto de diversos 
componentes com objetivos e funcionalidades 
complementares. 
 Alguns dos componentes mais relevantes de um 
sistema operacional típico são: 
Estrutura do Sistema Operacional 
 Núcleo: é o coração do sistema operacional, 
responsável pela gerência dos recursos do 
hardware usados pelas aplicações. Ele também 
implementa as principais abstrações utilizadas pelos 
programas aplicativos. 
 Drivers: módulos de código específicos para 
acessar os dispositivos físicos. Existe um driver para 
cada tipo de dispositivo, como discos rígidos IDE, 
SCSI, portas USB, placas de vídeo, etc. Muitas 
vezes o driver é construído pelo próprio fabricante 
do hardware e fornecido em forma compilada (em 
linguagem de máquina) para ser acoplado ao 
restante do sistema operacional. 
Estrutura do Sistema Operacional 
 Código de inicialização: a inicialização do hardware 
requer uma série de tarefas complexas, como 
reconhecer os dispositivos instalados, testá-los e 
configurá-los adequadamente para seu uso posterior. 
 Outra tarefa importante é carregar o núcleo do sistema 
operacional em memória e iniciar sua execução. 
 Programas utilitários: são programas que facilitam o 
uso do sistema computacional, fornecendo 
funcionalidades complementares ao núcleo, como 
formatação de discos e mídias, configuração de 
dispositivos, manipulação de arquivos (mover, copiar, 
apagar), interpretador de comandos, terminal, interface 
gráfica, gerência de janelas, etc. 
Estrutura de um Sistema Operacional 
 
Introdução ao ambiente UNIX
IF66C – Sistemas Operacionais
Carlos N. Silla Jr., Ph.D.
carlosjunior@utfpr.edu.br
Aula baseada no material desenvolvido pelo 
Prof. Carlos A. Maziero
Avisos
 Horário de permanência:
 Segunda – 20:20 até 21:10
 Quarta – 13:50 até 15:30
 Local de atendimento:
 Sala K006
Sessão de trabalho
 O uso de UNIX se baseia na noção de sessão de trabalho. Cada 
usuário é designado por um nome de login, ou simplesmente login, 
com uma senha secreta associada. 
 Uma sessão de trabalho típica consiste das seguintes etapas:
 O usuário identifica-se, fornecendo seu nome de login e sua senha ao 
sistema.
 A sessão de trabalho inicia, com o lançamento do shell (modo texto) ou 
do ambiente (modo gráfico).
 Uso do sistema (lançamento de comandos e aplicações).
 Fim da sessão (operação de logout ou logoff).
 O UNIX pode gerenciar diversas sessões simultâneas de usuários 
distintos na mesma máquina. Cada um terá uma visão independente e 
transparente dos recursos disponíveis, sem conflitos ou interferências.
 O UNIX pode gerenciar diversas sessões simultâneas de usuários 
distintos na mesma máquina. Cada um terá uma visão independente 
e transparente dos recursos disponíveis, sem conflitos ou 
interferências.
Interfaces gráficas
 No UNIX a interface gráfica é completamente separada 
do núcleo do sistema operacional. Isso permite uma 
grande versatilidade em relação aos ambientes gráficos 
disponíveis. 
 A interface gráfica é construída em dois níveis:
 O servidor gráfico X-Window, que oferece as funcionalidades 
gráficas básicas, gerencia entidades básicas como regiões de 
tela e trata eventos relacionados à interface (como operações 
de mouse e teclado).
 O ambiente de trabalho, composto por vários processos, que 
implementam a decoração das janelas, menus, ícones, desktops 
virtuais, etc.
Interfaces Gráficas
Interfaces Gráficas
 Algumas características importantes diferenciam a arquitetura 
gráfica do UNIX daquela implantada em outros sistemas:
 O ambiente gráfico é implementado fora do núcleo. Com isso 
eventuais falhas na interface gráfica não comprometem a estabilidade do 
sistema.
 A comunicação entre o servidor gráfico, o ambiente e as aplicações é 
feita através de sockets TCP/IP, usando um protocolo especial 
chamado X-Protocol. Com isso é possível estabelecer conexões 
gráficas entre aplicações e servidores gráficos em máquinas separadas.
 Os processos que implementam o ambiente de trabalham são 
executados com o identificador do usuário (UID), com isso várias 
sessões gráficas distintas podem ser suportadas na mesma máquina, em 
displays distintos.
 Existem dezenas de possibilidades de ambientes gráficos distintos, à 
escolha do usuário. As aplicações gráficas irão executar sobre todos eles, 
sem necessidade de versões específicas para um ou outro ambiente.
Documentação On-line
 O sistema UNIX implementa um sistema de documentação on-
line simples, mas bastante útil e eficiente, chamado páginas de 
manual (man pages). As páginas de manual estão estruturadas em 
sessões:
 Sessão 1: Comandos do usuário.
 Sessão 2: Chamadas ao sistema operacional (em linguagem C)
 Sessão 3: Bibliotecas e funções standard (idem)
 Sessão 4: Descrição de dispositivos e formatos de arquivos de dados
 Sessão 5: Formato de arquivos de configuração
 Sessão 6: Jogos
 Sessão 7: Diversos
 Sessão 8: Comandos de administração do sistema
 O acesso às páginas de manual é normalmente efetuado através do 
comando man. Assim, man ls apresenta a página de manual do 
comando ls, enquanto man man apresenta a página de manual do 
próprio comando man.
Usuários e grupos
 Cada usuário registrado possui um nome de login, uma senha 
e um identificador numérico associado (UID).
 Os usuários são organizados em grupos.
 Um usuário sempre pertence a um grupo primário e pode 
pertencer a outros grupos secundários.
 Cada grupo é identificado por um nome e um identificador de 
grupo (GID).
 O comando id user permite visualizar as informações de 
usuários e grupos.
 O comando finger user oferece informações adicionais sobre 
o usuário.
 A informação de usuário e grupo é usada pelo sistema para 
gerenciar o acesso aos recursos (arquivos e diretórios) e para 
a gerência dos processos de usuários distintos.
O usuário root e outros usuários especiais
 O usuário com UID = 0 é chamado “root” e possui poderes 
especiais no sistema:
 Acesso a todos os arquivos e diretórios
 Reboot/shutdown do sistema
 Lançamento e cancelamento de qualquer processo
 Montagem de diretórios de rede e de dispositivos externos
 Assim, torna-se óbvio que a senha de root é de grande 
importância para a segurança do sistema.
 Além do root, outros usuários são definidos para a 
implantação de serviços específicos. Esse é o caso dos 
usuários “bin”, “daemon”,“lp”,“mail”, “news”, “ftp” e
“nobody”, que não correspondem a seres humanos. 
Normalmente esses usuários não são acessíveis via login, 
existindo apenas internamente no sistema.
O shell básico
 O shell é um programa que permite o uso do sistema 
através de uma interface em linha de comandos. 
 Existem diversos estilos de shell, sendo os mais comuns 
o Bourne Shell (sh) e o C-Shell (csh). 
 Apesar da interfaceem linha de comandos ser um 
conceito considerado antiquado, o shell oferece 
mecanismos para tornar a vida do usuário muito simples 
e produtiva. 
 Além disso, é uma ferramenta de valor inestimável para 
operações em máquinas remotas.
Características do sistema de arquivos UNIX
 É estruturado na forma de uma árvore única, iniciando pelo 
diretório ”/”, que é chamado de “raiz”.
 Há suporte para arquivos, diretórios e links (atalhos).
 Os arquivos podem ter qualquer nome, usando quaisquer 
caracteres, com distinção entre maiúsculas e minúsculas. Os nomes 
são normalmente limitados a 255 caracteres.
 O caractere separador de diretórios é o ”/” (barra).
 Arquivos e diretórios cujos nomes começam com “.” (ponto) são 
considerados “ocultos” e normalmente não aparecem nas listagens 
de diretórios.
 As extensões são normalmente usadas apenas para facilitar a vida 
do usuário, mas não são importantes para o sistema operacional, 
que não depende delas para identificar o conteúdo de um arquivo.
 Os arquivos e diretórios possuem permissões de acesso 
controláveis por seus proprietários.
Principais diretórios
 Os diretórios de um sistema de arquivos UNIX têm uma 
estrutura pré-definida, com poucas variações. A seguir 
ilustramos os principais:
 /home: raiz dos diretórios home dos usuários.
 /boot: arquivos de boot (núcleo do sistema, etc)
 /var: arquivos variáveis, áreas de spool (impressão, e-mail, news), 
arquivos de log
 /etc: arquivos de configuração dos serviços
 /usr: aplicações voltadas aos usuários
 /tmp: arquivos temporários
 /mnt: montagem de diretórios compartilhados temporários
 /bin: aplicações de base para o sistema
 /dev: arquivos de acesso aos dispositivos físicos e conexões de rede
 /lib: bibliotecas básicas do sistema
O diretório HOME
 Cada usuário possui um diretório especial, chamado 
“diretório home” (casa), onde são armazenados:
 arquivos e diretórios pessoais de trabalho
 e-mails já lidos (folders pessoais)
 arquivos de configuração individuais
 configuração das aplicações usadas
 O diretório home do usuário é o seu local de início de sessão 
de trabalho (via shell ou gráfica). O usuário possui plenos 
poderes de acesso ao seu diretório home (e seus sub-
diretórios), e normalmente não pode criar arquivos fora dele.
 O diretório home de cada usuário é normalmente inacessível 
aos outros usuários, mas isso pode ser controlado pelo 
administrador do sistema (root).
Comandos básicos
 Os comandos a seguir implementam operações básicas 
em arquivos:
 ls: listar o conteúdo do diretório corrente (ou de um 
diretório dado).
 rm: remover arquivos.
 mv: movimentar arquivos.
 cp: copiar arquivos.
 cat: apresentar o conteúdo de arquivos.
 more: visualizar o conteúdo de arquivos (paginado).
 ln: criar links (atalhos).
Comandos básicos
 Os comandos usados para navegação na árvore de diretórios 
são similares aos usados em outros sistemas operacionais:
 “pwd” : indica qual o diretório corrente do shell.
 “cd” : troca de diretório:
 “cd “dir : muda para o diretório dir.
 “cd ..” : muda para o diretório pai imediatamente superior.
 “cd -“ : volta para o último diretório visitado.
 “cd ~user” : vai para o diretório HOME do usuário indicado.
 “cd” : volta ao diretório HOME.
 “mkdir” dir : criação do diretório dir.
 “rmdir” dir : remoção do diretório dir.
Comandos avançados
 Os comandos abaixo são muito úteis na manipulação de 
arquivos:
 “grep” : permite procurar strings dentro de arquivos de 
texto. Exemplos:
 Procurar todas as linhas contendo 'tcsh' em /etc/passwd
grep tcsh /etc/passwd
 Procurar todas as linhas que não contenham tcsh em 
/etc/passwd
grep -v tcsh /etc/passwd
Comandos avançados
 “find” : permite encontrar arquivos que satisfaçam certas características. 
 Procurar todas as entradas “*txt” dentro do diretório /usr:
find /usr -name '*txt' –print
 Procurar todas as entradas *ab* ou *cd* presentes em /opt:
find /opt -iname '*ab*' -or -iname '*cd*„
 Procurar todas as entradas acessadas a mais de 3 dias em /etc:
find /etc -atime +3
 Procurar todas as entradas modificadas a menos de 2 dias em /etc que tenham mais 
de 5 Kbytes de tamanho:
find /etc -mtime -2 -and -size +5k
 Procurar todos os diretórios dentro de /opt cujo grupo tenha acesso em escrita:
find /opt -type d -perm +g+w
Comandos avançados
 “touch”: atualizar a data de um arquivo
 “diff”: comparar dois arquivos, mostrando as diferenças 
entre eles.
 Para maiores informações sobre as opções disponíveis 
para esses comandos, consulte as páginas de manual do 
sistema.
Compressão de arquivos
 Tradicionalmente, a compressão de arquivos em UNIX é feita 
em dois passos:
1. Aglutinação dos arquivos e diretórios em um único grande arquivo, 
usando o comando tar.
2. Compressão do arquivo único, usando comandos 
como compress, gzip ou bzip2.
 O comando tar é bastante antigo, e significa Tape 
ARchiving (tar também é “piche” em inglês, o que sugere o 
processo de aglutinação). 
 Ele era muito usado para copiar diretórios em fitas magnéticas. 
 Com as opções adequadas, permite guardar diversos arquivos 
e diretórios em um único arquivo. 
Compressão de arquivos
 Sua sintaxe básica é:
 Para criar um arquivo ”.tar”:
“tar cvf arq.tar dir1 dir2 dir3 …”
 Para abrir um arquivo ”.tar”:
“tar xvf arq.tar”
 Para listar o conteúdo de um arquivo ”.tar”:
“tar tvf arq.tar”
Compressão de arquivos
 As principais opções do comando tar são:
 “c” : criar um novo arquivo ”.tar” com o nome indicado
 “x” : extrair dados do arquivo ”.tar” indicado
 “t” : listar o conteúdo do arquivo ”.tar”indicado
 “v” : verbose, mostra detalhes na tela sobre o que está sendo 
feito
 “f” : indica que o próximo parâmetro é o nome do arquivo 
”.tar” a ser usado. Caso não seja indicado, é usado o conteúdo 
da variável $TAPE, ou o arquivo /dev/rst0 (fita magnética).
 “z” : para comprimir/expandir os arquivos tratados usando o 
gzip (ver abaixo).
 “Z” : para comprimir/expandir os arquivos tratados usando o 
compress (ver abaixo).
Compressão de arquivos
 Após feita a aglutinação, pode-se compactar o arquivo 
usando-se um dos comando abaixo:
 “compress” : compactador standard do UNIX, hoje em 
dia pouco usado, mas presente em todas as plataformas. 
Gera arquivos com extensão ”.Z”.
 “gzip” : GNU-Zip, um compactador extremamente 
popular, é muito eficiente. Gera arquivos com extensão 
”.gz”.
 “bz2” : De uso recente e ainda pouco difundido, 
certamente será muito usado nos próximos anos, por ser 
ainda mais eficiente que o gzip. Gera arquivos com 
extensão ”.bz2”.
Compressão de arquivos
 Um procedimento muito usado é o uso combinado dos 
comandos tar e gzip, através das opções “z” e “Z” do 
comando tar. 
 Assim, para obter um arquivo comprimido “corrente.tar.gz” 
com todo o conteúdo do diretório corrente, basta executar o 
seguinte comando:
tar czvf corrente.tar.gz .
(atenção ao ”.”, que indica o diretório corrente)
 Os arquivos ”.tar.gz” também costumam ser nomeado como 
”.tgz”, e definem o formato da maior parte dos arquivos UNIX 
encontrados na Internet. 
 Arquivos nesse formato também podem ser abertos pelas 
versões recentes do compactador WinZip, do Windows.
Informações em arquivos
 Vários comandos permitem obter maiores informações sobre 
arquivos e sistemas de arquivos. Eis os principais:
 “stat” : detalhes sobre um arquivo ou diretório (i-nodes).
stat /usr/bin/ls
 “file” : identificar o conteúdo de um arquivo, analisando-o.
file /etc/* | more
 “whereis” : indica onde estão os binários, fontes e páginas de 
manual de um comando dado.whereis ls
 “which” : indica o caminho completo para o comando dado.
which ls
Informações em arquivos
 “du” : indica o espaço usado em disco pelos arquivos ou 
diretórios dados.
du $HOME
 “df” : informações sobre os sistemas de arquivos 
disponíveis na máquina e sua ocupação.
df
 “tree” : apresenta na tela uma estrutura de diretórios, 
com ou sem os arquivos.
tree
Permissões de acesso em arquivos
 O UNIX possui um sistema de controle de acesso ao 
sistema de arquivos seguindo o paradigma de Listas de 
Controle de Acesso (ACL - Access Control Lists). A cada 
arquivo ou diretório são associados:
 Um usuário proprietário (owner). Normalmente é quem 
criou o arquivo.
 Um grupo proprietário. Normalmente é o grupo 
primário de quem criou o arquivo, mas este pode mudá-
lo para outro grupo do qual ele também faça parte.
 Permissões de acesso definidas para o usuário, 
o grupo e outros usuários (terceiros).
Permissões de acesso em arquivos
 As permissões definidas para os arquivos são:
 Leitura, permitindo acesso ao conteúdo do arquivo.
 Escrita, permitindo modificar o conteúdo do arquivo.
 Execução, permitindo executar o arquivo (caso seja um executável ou 
script).
 As permissões definidas para os diretórios são similares:
 Leitura, permitindo acesso ao conteúdo do diretório (listar os arquivos 
presentes).
 Escrita, permitindo modificar o conteúdo do diretório (criar ou apagar 
arquivos).
 Execução, permitindo entrar no diretório, ou atravessá-lo.
 Pode-se afirmar que um arquivo é protegido contra leituras ou 
modificações por suas próprias permissões, e contra apagamentos 
ou renomeações pelas permissões do diretório onde ele se 
encontra.
Consultando permissões
 As permissões de acesso a arquivos e diretórios podem 
ser consultadas através de uma listagem de diretório 
longa, usando o comando ls -l (ou seu alias ll).
Permissões
 As entradas de diretório em um sistema UNIX têm seu tipo 
indicado pelo primeiro caractere da listagem de diretório longa. 
Os tipos de entradas mais freqüentes são:
 - : arquivo normal
 d : diretório
 l : link simbólico (atalho)
 b : dispositivo (mapeado em /dev/) orientado a blocos (como os 
discos rígidos)
 c : dispositivo (mapeado em /dev/) orientado a caracteres (como 
modems e portas seriais)
 s : socket mapeado em arquivo (para comunicação entre processos)
 p : FIFO ou Named Pipe (outro meio de comunicação entre 
processos)
Permissões
 Os demais caracteres representam os direitos de acesso 
do usuário (user), do grupo (group) e de terceiros (others), 
em grupos de três caracteres:
 r : permissão de leitura (read).
 w : permissão de escrita (write).
 x : permissão de execução (eXecute).
 - : indica que o respectivo direito está negado.
 s : bits SUID e SGID setados (veremos mais tarde).
Permissões - Exemplo
-rw-r----- 1 silla users 4956 mar 26 20:34 descricao.html
 A linha de listagem acima indica que:
 A entrada corresponde a um arquivo normal (o primeiro 
caractere é -).
 O proprietário do arquivo descricao.html é o usuário silla.
 O proprietário possui direito de leitura e escrita sobre o 
arquivo, mas não de execução.
 O arquivo também pertence ao grupo users.
 O grupo possui apenas direito de leitura sobre o arquivo.
 Outros usuários (terceiros) não possuem nenhum direito de 
acesso ao arquivo.
Exercícios (Entrega: 21/11/2012)
 1. O comando ls permite obter listagens de diretórios sob 
várias formas. 
 Consulte a página de manual do comando e execute-o de 
forma a obter listagens da seguinte forma:
 Listagem longa do diretório home, com detalhes. O que significa cada 
coluna da listagem ?
 Listagem curta do diretório home, incluindo os arquivos escondidos.
 Listagem longa de ”/var/spool/mail”, ordenada por tamanho dos 
arquivos
 Listagem longa de ”/etc”, ordenada alfabeticamente
 Listagem longa de ”/home”, ordenada por datas crescentes
 Listagem curta de ”/usr”, recursiva e ordenada por tamanho
Exercícios (Entrega: 21/11/2012)
 2. Use o comando find para encontrar todos os links 
simbólicos presentes em /usr.
 3. O arquivo ”/var/log/messages “contém todos os logins
recentes efetuados no sistema. Analise a estrutura do 
arquivo (usando o comando more); a seguir, use o 
comando grep para localizar os seus acessos.
 4. Crie um arquivo .tar, com o conteúdo do seu diretório 
$HOME. A seguir, compacte-o usando os 
comando compress, gzip e bzip2, e compare os 
resultados (tamanho).
 
IF66C - Sistemas Operacionais 
Introdução a Gerência de Tarefas 
 Carlos N. Silla Jr., Ph.D. 
Aula baseada no material desenvolvido pelo 
Prof. Dr. Carlos A. Maziero 
Gerência de Tarefas 
 Em um sistema de computação, é frequente a 
necessidade de executar várias tarefas distintas 
simultaneamente. Por exemplo: 
 O usuário de um computador pessoal pode estar 
editando uma imagem, imprimindo um relatório, ouvindo 
música e trazendo da Internet um novo software, tudo ao 
mesmo tempo. 
 Em um grande servidor de e-mails, centenas de usuários 
conectados remotamente enviam e recebem e-mails 
através da rede. 
 Um navegador Web precisa buscar os elementos da 
página a exibir, analisar e renderizar o código HTML e o 
gráficos recebidos, animar os elementos da interface e 
responder aos comandos do usuário. 
Gerência de Tarefas 
 No entanto, um processador convencional somente 
trata um fluxo de instruções de cada vez. 
 Até mesmo computadores com vários 
processadores (máquinas Dual Pentium ou 
processadores com tecnologia hyper-threading, por 
exemplo) têm mais atividades a executar que o 
número de processadores disponíveis. 
 Como fazer para atender simultaneamente as 
múltiplas necessidades de processamento dos 
usuários? 
Gerência de Tarefas 
 Uma solução ingênua seria equipar o sistema com 
um processador para cada tarefa, mas essa solução 
ainda é inviável econômica e tecnicamente. 
 Outra solução seria multiplexar o processador entre 
as várias tarefas que requerem processamento. Por 
multiplexar entendemos compartilhar o uso do 
processador entre as várias tarefas, de forma a 
atendê-las da melhor maneira possível. 
O Conceito de Tarefa 
 Uma tarefa é definida como sendo a execução de 
um fluxo sequencial de instruções, construído para 
atender uma finalidade específica: 
 Realizar um cálculo complexo; 
 A edição de um gráfico; 
 A formatação de um disco; 
 etc; 
 Assim a execução de instruções em linguagem de 
máquina, normalmente gerada pela compilação de 
um programa escrito em uma linguagem qualquer, é 
denominada “tarefa” ou “atividade” (do inglês task). 
Programa Vs. Tarefa 
 Um programa é um conjunto de uma ou mais 
sequências de instruções escritas para resolver um 
problema específico, constituindo assim uma 
aplicação ou utilitário. 
 O programa representa um conceito estático, sem 
um estado interno definido (que represente uma 
situação específica da execução) e sem interações 
com outras entidades (o usuário ou outros 
programas). 
 Por exemplo, os arquivos “C:\Windows\notepad.exe” 
e “/usr/bin/nano” são programas de edição de texto. 
Programa Vs. Tarefa 
 Uma tarefa é a execução, pelo processador, das 
sequências de instruções definidas em um programa 
para realizar seu objetivo. 
 Trata-se de um conceito dinâmico, que possui um 
estado interno bem definido a cada instante (os 
valores das variáveis internas e a posição atual da 
execução) e interage com outras entidades: o 
usuário, os periféricos e/ou outras tarefas. 
 Tarefas podem ser implementadas de várias formas, 
como processosou threads. 
Programa Vs. Tarefa - Analogia 
 Fazendo uma analogia clássica, pode-se dizer que um 
programa é o equivalente de uma “receita de torta” 
dentro de um livro de receitas (um diretório) guardado 
em uma estante (um disco) na cozinha (o computador). 
 Essa receita de torta define os ingredientes necessários 
e o modo de preparo da torta. 
 Por sua vez, a ação de “executar” a receita, 
providenciando os ingredientes e seguindo os passos 
definidos na receita, é a tarefa propriamente dita. 
 A cada momento, a cozinheira (o processador) está 
seguindo um passo da receita (posição da execução) e 
tem uma certa disposição dos ingredientes e utensílios 
em uso (as variáveis internas da tarefa). 
Programa Vs. Tarefa - Analogia 
 Assim como uma receita de torta pode definir várias 
atividades inter-dependentes para elaborar a torta 
(preparar a massa, fazer o recheio, decorar, etc), um 
programa também pode definir várias sequências de 
execução inter-dependentes para atingir seus 
objetivos. 
Programa Vs. Tarefa - Analogia 
 
Programa Vs. Tarefa - Analogia 
 Por exemplo, o programa do navegador Web define 
várias tarefas que uma janela de navegador deve 
executar simultaneamente, para que o usuário 
possa navegar na Internet: 
1. Buscar via rede os vários elementos que compõem 
a página Web; 
2. Receber, analisar e renderizar o código HTML e os 
gráficos recebidos; 
3. Animar os diferentes elementos que compõem a 
interface do navegador; 
4. Receber e tratar os eventos do usuário (clicks) nos 
botões do navegador; 
Programa Vs. Tarefa - Analogia 
 Dessa forma, as tarefas definem as atividades a 
serem realizadas dentro do sistema de computação. 
Como geralmente há muito mais tarefas a realizar 
que processadores disponíveis, e as tarefas não têm 
todas a mesma importância, a gerência de tarefas 
tem uma grande importância dentro de um sistema 
operacional. 
 
 
Gerência de Tarefas 
 Em um computador, o processador tem executar 
todas as tarefas submetidas pelos usuários. 
 Essas tarefas geralmente têm comportamento, 
duração e importância distintas. 
 Cabe ao sistema operacional organizar as tarefas 
para executá-las e decidir em que ordem fazê-lo. 
Sistemas Mono-Tarefa 
 Os primeiros sistemas de computação, nos anos 40, 
executavam apenas uma tarefa de cada vez. 
 Nestes sistemas, cada programa binário era 
carregado do disco para a memória e executado até 
sua conclusão. 
 Os dados de entrada da tarefa eram carregados na 
memória e os resultados obtidos no processamento 
eram descarregados de volta no disco após a 
conclusão da tarefa. 
Sistemas Mono-Tarefa 
 Todas as operações de transferência de código e 
dados entre o disco e a memória eram coordenados 
por um operador humano. 
 Esses sistemas primitivos eram usados sobretudo 
para aplicações de cálculo numérico, muitas vezes 
com fins militares (problemas de trigonometria, 
balística, mecânica dos fluidos, etc). 
Sistemas Mono-Tarefa 
 
Sistemas Mono-Tarefa 
 1. Carga do código na memória, 
 
Sistemas Mono-Tarefa 
 2. Carga dos dados na memória. 
Sistemas Mono-Tarefa 
 3. Processamento, consumindo dados e produzindo 
resultados. 
 
Sistemas Mono-Tarefa 
 4. Ao término da execução, a descarga dos resultados no 
disco. 
 
Diagrama de Estados de Uma Tarefa em 
um Sistema Mono-Tarefas 
 
Sistemas Multi-Tarefa 
 O uso do programa monitor agilizou o uso do 
processador, mas outros problemas persistiam. 
 Como a velocidade de processamento era muito maior 
que a velocidade de comunicação com os dispositivos de 
entrada e saída , o processador ficava ocioso durante os 
períodos de transferência de informação entre disco e 
memória. 
 Se a operação de entrada/saída envolvia fitas 
magnéticas, o processador podia ficar vários minutos 
parado, esperando. 
 O custo dos computadores era elevado demais (e sua 
capacidade de processamento muito baixa) para permitir 
deixá-los ociosos por tanto tempo. 
Sistemas Multi-Tarefa 
 Essa diferença de velocidades permanece imensa 
nos sistemas atuais. 
 Por exemplo, em um computador atual a velocidade 
de acesso à memória é de cerca de 10 
nanossegundos (10 X 10-9 s), enquanto a 
velocidade de acesso a dados em um disco rígido 
IDE é de cerca de 10 milissegundos (10 X 10-3 s), 
ou seja, um milhão de vezes mais lento. 
Sistemas Multi-Tarefa 
 A solução encontrada para resolver esse problema 
foi permitir ao processador suspender a execução 
da tarefa que espera dados externos e passar a 
executar outra tarefa. 
 Mais tarde, quando os dados de que necessita 
estiverem disponíveis, a tarefa suspensa pode ser 
retomada no ponto onde parou. 
Sistemas Multi-Tarefa 
 Para tal, é necessário ter mais memória (para poder 
carregar mais de um programa ao mesmo tempo) e 
definir procedimentos para suspender uma tarefa e 
retomá-la mais tarde. 
 O ato de retirar um recurso de uma tarefa (neste 
caso o recurso é o processador) é denominado 
preempção. 
 Sistemas que implementam esse conceito são 
chamados sistemas preemptivos. 
Sistemas Multi-Tarefa 
 A adoção da preempção levou a sistemas mais 
produtivos (e complexos), nos quais várias tarefas 
podiam estar em andamento simultaneamente: uma 
estava ativa e as demais suspensas, esperando 
dados externos ou outras condições. 
 Sistemas que suportavam essa funcionalidade 
foram denominados monitores multi-tarefas. 
Sistemas Multi-Tarefa 
 
Sistemas de Tempo Compartilhado 
 Solucionado o problema de evitar a ociosidade do 
processador, restavam no entanto vários outros 
problemas a resolver. 
 Por exemplo, um programa que contém um laço 
infinito jamais encerra; como fazer para abortar a 
tarefa, ou ao menos transferir o controle ao monitor 
para que ele decida o que fazer? 
Sistemas de Tempo Compartilhado 
 Situações como essa podem ocorrer a qualquer 
momento, por erros de programação ou 
intencionalmente, como mostra o exemplo: 
 
Sistemas de Tempo Compartilhado 
 Esse tipo de programa podia inviabilizar o 
funcionamento do sistema, pois a tarefa em 
execução nunca termina nem solicita operações de 
entrada/saída, monopolizando o processador e 
impedindo a execução das demais tarefas (pois o 
controle nunca volta ao monitor). 
 Além disso, essa solução não era adequada para a 
criação de aplicações interativas. 
 Por exemplo, um terminal de comandos pode ser 
suspenso a cada leitura de teclado, perdendo o 
processador. Se ele tiver de esperar muito para 
voltar ao processador, a interatividade com o usuário 
fica prejudicada. 
Sistemas de Tempo Compartilhado 
 Para resolver essa questão, foi introduzido no início 
dos anos 60 um novo conceito: 
 O compartilhamento de tempo, ou time-sharing, 
através do sistema CTSS – Compatible TimeSharing 
System [Corbató, 1963]. 
 Nessa solução, cada atividade que detém o 
processador recebe um limite de tempo de 
processamento, denominado quantum. 
 Esgotado seu quantum, a tarefa em execução 
perde o processador e volta para uma fila de tarefas 
“prontas”, que estão na memória aguardando sua 
oportunidade de executar. 
Sistemas de Tempo Compartilhado 
 Em um sistema operacional típico, a implementação 
da preempção por tempo tem como base as 
interrupções geradas pelo temporizador 
programável do hardware. 
 Esse temporizador normalmente é programado para 
gerar interrupções em intervalos regulares (a cada 
milissegundo, por exemplo) que são recebidas por 
um tratador de interrupção (interrupt handler); asativações periódicas do tratador de interrupção são 
normalmente chamadas de ticks do relógio. 
Sistemas de Tempo Compartilhado 
 Quando uma tarefa recebe o processador, o núcleo 
ajusta um contador de ticks que essa tarefa pode 
usar, ou seja, seu quantum é definido em número de 
ticks. 
 A cada tick, o contador é decrementado; quando ele 
chegar a zero, a tarefa perde o processador e volta 
à fila de tarefas prontas. 
 
Diagrama de Estados de uma Tarefa em um 
Sistema de Tempo Compartilhado 
 
Ciclo de Vida das Tarefas 
 O diagrama apresentado no slide anterior é 
conhecido na literatura da área como diagrama de 
ciclo de vida das tarefas. Os estados e transições do 
ciclo de vida têm o seguinte significado: 
 
 Nova: A tarefa está sendo criada, i.e. seu código 
está sendo carregado em memória, junto com as 
bibliotecas necessárias, e as estruturas de dados do 
núcleo estão sendo atualizadas para permitir sua 
execução. 
Ciclo de Vida das Tarefas 
 Pronta: A tarefa está em memória, pronta para 
executar (ou para continuar sua execução), apenas 
aguardando a disponibilidade do processador. Todas 
as tarefas prontas são organizadas em uma fila cuja 
ordem é determinada por algoritmos de 
escalonamento. 
 
 Executando: O processador está dedicado à tarefa, 
executando suas instruções e fazendo avançar seu 
estado. 
Ciclo de Vida das Tarefas 
 Suspensa : A tarefa não pode executar porque 
depende de dados externos ainda não disponíveis 
(do disco ou da rede, por exemplo), aguarda algum 
tipo de sincronização (o fim de outra tarefa ou a 
liberação de algum recurso compartilhado) ou 
simplesmente espera o tempo passar (em uma 
operação sleeping, por exemplo). 
 
 Terminada : O processamento da tarefa foi 
encerrado e ela pode ser removida da memória do 
sistema. 
 
Transições entre os estados das tarefas 
 ... Nova: Esta transição ocorre quando uma nova 
tarefa é admitida no sistema e começa a ser 
preparada para executar. 
 Nova Pronta: ocorre quando a nova tarefa 
termina de ser carregada em memória, juntamente 
com suas bibliotecas e dados, estando pronta para 
executar. 
 Pronta Executando: esta transição ocorre 
quando a tarefa é escolhida pelo escalonador para 
ser executada, dentre as demais tarefas prontas. 
Transições entre os estados das tarefas 
 Executando Pronta: esta transição ocorre quando se 
esgota a fatia de tempo destinada à tarefa (ou seja, o fim 
do quantum); 
 Como nesse momento a tarefa não precisa de outros 
recursos além do processador, ela volta à fila de tarefas 
prontas, para esperar novamente o processador. 
 Executando Terminada: ocorre quando a tarefa 
encerra sua execução ou é abortada em consequência 
de algum erro (acesso inválido à memória, instrução 
ilegal, divisão por zero, etc). 
 Na maioria dos sistemas a tarefa que deseja encerrar 
avisa o sistema operacional através de uma chamada de 
sistema (no Linux é usada a chamada exit). 
Transições entre os estados das tarefas 
 Terminada ... : Uma tarefa terminada é removida 
da memória e seus registros e estruturas de controle 
no núcleo são apagadas. 
 Executando Suspensa: caso a tarefa em 
execução solicite acesso a um recurso não 
disponível, como dados externos ou alguma 
sincronização, ela abandona o processador e fica 
suspensa até o recurso ficar disponível. 
 Suspensa Pronta: quando o recurso solicitado 
pela tarefa se torna disponível, ela pode voltar a 
executar, portanto volta ao estado de pronta. 
 
Gestão de Processos em UNIX 
IF66C – Sistemas Operacionais 
 Carlos N. Silla Jr., Ph.D. 
carlosjunior@utfpr.edu.br 
Aula baseada no material desenvolvido 
pelo Prof. Carlos A. Maziero 
Recapitulando 
 Programas são arquivos em disco contendo instruções 
para execução pelo processador; 
 Processos são as execuções em andamento. Cada 
processo executando no sistema em um determinado 
momento é identificado por um número único, o PID -
 Process IDentifier. 
 Além do PID, cada processo possui outras informações 
que o caracterizam, como: 
 Usuário proprietário (aquele que lançou o processo) 
 Sessão de shell de onde foi lançado (se foi lançado através de 
um shell) 
 Estado atual (Running, Suspended, Swapped, …) 
 Linha de comando usada para lançá-lo. 
 Uso de memória e CPU 
 etc. 
 
Processos em Unix 
 No UNIX, os seguintes comandos permitem observar a atividade 
dos processos no sistema: 
 ps : permite listar todos os processos ativos no sistema. 
 pstree : mostra as dependências entre processos. 
 top : mostra a atividade do sistema, atualizando a tela a cada N 
segundos. Permite interagir com os processos do usuário que está 
executando o comando (tecle ”?” ou “h” para uma tela de ajuda ). 
 free : apresenta informações gerais sobre uso de CPU e memória. 
 vmstat : gera estatísticas sobre o uso de memória virtual, CPU, etc. 
 renice : permite alterar a prioridade de base dos processos, que vai 
de -20 (máxima) a +20 (mínima), tendo como prioridade default o 
valor zero (0). Usuários normais só podem alterar as prioridades dos 
seus próprios processos, e só podem diminuir as prioridades. 
 
O comando ps 
 Podemos visualizar os processos em execução no 
sistema através do comando ps, cuja execução sem 
parâmetros gera uma listagem como a seguinte: 
 
 
O comando ps aceita uma série de parâmetros, entre os 
quais os mais importantes são: 
 a : mostra processos de outros usuários também (all). 
 u : mostra listagem mais detalhada dos processos, com 
uso de memória e CPU 
 x : mostra processos não conectados a terminais. 
 w : mostra mais detalhes sobre as linhas de comando 
dos processos. 
 
O comando ps 
 Para obter uma listagem completa dos processos 
em execução no sistema usam-se as opções auxw, 
que geram uma listagem como a que segue: 
O comando ps 
 Os principais campos dessa listagem são: 
 USER : o proprietário do processo, que pode ser quem o 
lançou ou, no caso de executáveis com o bit SUID habilitado, 
o proprietário do arquivo executável. 
 PID : número do processo. 
 %CPU : porcentagem da CPU usada pelo processo. 
 %MEM : porcentagem da memória usada pelo processo. 
 VSZ : memória total usada pelo processo. 
 RSS : memória física (RAM) usada pelo processo. 
 TTY : terminal ao qual o processo está ligado. 
 STAT : status do processo (rodando, suspenso, …). 
 START : data de lançamento do processo. 
 TIME : tempo total de CPU usado pelo processo. 
 COMMAND : comando usado para lançar o processo. 
 
O comando pstree 
 O comando pstree é útil por mostrar a hierarquia 
existente entre os processos ativos no sistema: 
O comando top 
 O comando top é uma versão iterativa do 
comando ps, atualizando a listagem de processos a 
cada n segundos, e ordenando-os por uso de CPU e 
memória. 
 Ele é bastante útil para compreender o que está 
sendo processado pela máquina em um 
determinado instante. 
O comando top 
 
Background e foreground 
 O shell pemite lançar processos a partir da linha de 
comando. 
 Normalmente cada comando digitado é executado 
na forma de um processo, e o shell espera o término 
do processo lançado para devolver o controle ao 
usuário. 
 Essa forma de operação é chamada foreground 
operation, e torna o shell inacessível até que o 
processo lançado seja terminado. 
Execução de Processos em Background 
 Uma forma alternativa de lançamento de processos 
pelo shell é a chamada background operation, que 
consiste em lançar processos semperder o controle 
do shell. 
 Para isso bastar adicionar o caractere & ao final da 
linha do shell. 
 Dessa forma, o processo será lançado 
em background, e o shell permanecerá disponível 
ao usuário. 
 Por exemplo, para lançar o mozilla firefox sem 
perder o controle do shell bastar digitar: 
 
O comando jobs 
 O comando jobs permite verificar quais os 
processos em background lançados pelo shell 
corrente. 
 
 
Execução de Processos em Foreground 
 As seguintes operações no shell são possíveis 
durante uma execução de processo em foreground : 
 ^C : interrompe (mata) o processo, encerrando sua 
execução. 
 ^Z : suspende o processo. um processo suspenso pode 
ser retornado à operação em foreground, através do 
comando fg (ou fg %job, quando houverem vários 
processos suspensos), ou transferido para operação 
em background, através do comando bg (ou bg %job, 
idem). 
O comando kill 
 O comando kill -sinal pid permite enviar sinais aos 
processos em execução. 
 Somente o proprietário do processo e o usuário root 
podem enviar sinais. 
 Os sinais mais usados são os seguintes: 
 15 (TERM): solicita ao processo seu término. 
 9 (KILL): mata o processo, sem mais delongas. 
 Para eliminar um processo que não responde mais a 
comandos e recusa-se a terminar, basta executar 
kill -9 pid 
 onde pid corresponde ao número identificador do 
processo, obtido através dos comandos ps ou top. 
O comando at 
 O comando at permite agendar a execução de um 
comando para uma hora e data definida pelo usuário. 
 Os resultados (via stdout) das execuções agendadas 
serão enviados ao usuário por e-mail. 
 Vejamos um exemplo: 
 Shell:~$ at 23:59 12/31/2031 
at> echo “Feliz 2032 a todo” | mail user@utfpr.edu.br 
at> who 
at> ^D 
 
 
 
 
 
O comando batch 
 O comando batch permite agendar uma execução 
de comandos sem data marcada, assim que a carga 
do sistema o permitir. 
 Da mesma forma que no comando at, eventuais 
resultados (stdout) das execuções são enviados ao 
usuário por e-mail. 
O sistema crontab 
 Enquanto o comando at permite agendar uma tarefa 
para uma determinada data, o 
sistema crontab permite o agendamento de tarefas 
repetitivas ao longo do dia, semana, mês ou ano. 
 Toda a informação sobre tarefas agendadas 
via crontab é mantida em um arquivo dentro do 
diretório /var/spool/cron, que não é diretamente 
acessível. 
O sistema crontab 
 O acesso ao arquivo é feito pelo comando crontab: 
 crontab -e : editar o arquivo com as definições de 
tarefas 
 crontab -l : listar o conteúdo do arquivo atual 
 crontab -r : remover o arquivo. 
 A estrutura do arquivo do crontab é relativamente 
complexa mas permite muita flexibilidade. 
 Mais informações podem ser obtidas via páginas de 
manual (man crontab para o comando e man 5 
crontab para o arquivo de configuração). 
Exercícios (Entrega: 28/11/2012) 
 Observações sobre a entrega dos exercícios: 
 Deve ser gerado um relatório individual respondendo as 
questões deste atividade e explicando a cada etapa quais 
foram os comandos utilizados. 
 
Exercícios (Entrega: 28/11/2012) 
 1. Quais são os possíveis estados de um processo e 
como eles são representados na sua distribuição 
Linux? 
 2. Inicie o firefox utilizando o comando de 
background (&). Após o processo ser iniciado utilize 
^C. Explique o que acontece com o processo que 
estava sendo executado. 
 3. Utilizando o comando & lance uma aplicação no 
linux. Utilize o comando jobs para verificar que ela 
esta executando em background. Saia do shell 
atual. Crie outro shell. Explique o que acontece ao 
utilizar o comando jobs nesse novo shell. 
Exercícios (Entrega: 28/11/2012) 
 4. Invoque o editor de textos nano e em seguida 
suspenda sua execução. Verifique através do 
comando jobs que o mesmo se encontra suspendo. 
Em seguida mude sua execução para background 
utilizando o comando apropriado. O que aconteceu? 
Realize o mesmo procedimento para o comando 
top. 
 5. Verifique quais os processos em atividade no 
sistema atualmente, identificando o uso de memória 
e CPU de cada um. Identifique o significado de cada 
uma das colunas da listagem obtida (ver a página de 
manual). Quais os processos que mais consomem 
recursos do sistema ? 
 
Exercícios (Entrega: 28/11/2012) 
 6. Efetue uma conexão SSH (Secure Shell) em um 
servidor. Do lado do cliente e do servidor, identifique 
os processos envolvidos no estabelecimento da 
conexão SSH e como eles se relacionam. 
 7. Você é o administrador de um sistema e precisa 
desconectar imediatamente todos os usuários 
conectados via SSH. Como você poderia fazer isso? 
 8. Como você Agendaria uma operação para 
remoção dos arquivos .bak do seu diretório HOME e 
sub-diretórios para as 23:55, todas as segundas, 
quartas e sextas-feiras? 
 
 
IF66C - Sistemas Operacionais 
Implementação de Tarefas 
 Carlos N. Silla Jr., Ph.D. 
Aula baseada no material desenvolvido pelo 
Prof. Dr. Carlos A. Maziero 
Implementação de Tarefas 
 Conforme apresentado, uma tarefa é uma unidade 
básica de atividade dentro de um sistema. Tarefas 
podem ser implementadas de várias formas, como 
processos, threads, jobs e transações. 
 Nesta aula são descritos os problemas relacionados 
à implementação do conceito de tarefa em um 
sistema operacional típico. 
 São descritas as estruturas de dados necessárias 
para representar uma tarefa e as operações 
necessárias para que o processador possa comutar 
de uma tarefa para outra de forma eficiente e 
transparente. 
Contextos 
 Como visto anteriormente, uma tarefa possui um 
estado interno bem definido, que representa sua 
situação atual: a posição de código que ela está 
executando, os valores de suas variáveis e os 
arquivos que ela utiliza, por exemplo. 
 Esse estado se modifica conforme a execução da 
tarefa evolui. 
 O estado de uma tarefa em um determinado instante 
é denominado contexto. 
Contextos 
 Uma parte importante do contexto de uma tarefa diz 
respeito ao estado interno do processador durante 
sua execução, como o valor do contador de 
programa (PC - Program Counter), do apontador de 
pilha (SP - Stack Pointer) e demais registradores. 
 Além do estado interno do processador, o contexto 
de uma tarefa também inclui informações sobre os 
recursos usados por ela, como arquivos abertos, 
conexões de rede e semáforos. 
 
Contextos 
 Cada tarefa presente no sistema possui um descritor 
associado, ou seja, uma estrutura de dados que a 
representa no núcleo. 
 Nessa estrutura são armazenadas as informações 
relativas ao seu contexto e os demais dado 
necessários à sua gerência. 
 Essa estrutura de dados é geralmente chamada de 
TCB (do inglês Task Control Block) ou PCB (Process 
Control Block). 
Task Control Block 
 Um TCB tipicamente contém as seguintes 
informações: 
 Identificador da tarefa (pode ser um número inteiro, um 
apontador, uma referência de objeto ou um identificador 
opaco); 
 Estado da tarefa (nova, pronta, executando, suspensa, 
terminada, ...); 
 Informações de contexto do processador (valores 
contidos nos registradores); 
Task Control Block 
 Um TCB tipicamente contém as seguintes 
informações: 
 Lista de áreas de memória usadas pela tarefa; 
 Listas de arquivos abertos, conexões de rede e outros 
recursos usados pela tarefa (exclusivos ou 
compartilhados com outras tarefas); 
 Informações de gerência e contabilização (prioridade, 
usuário proprietário, data de início,tempo de 
processamento já decorrido, volume de dados 
lidos/escritos, etc.). 
Trocas de Contexto 
 A implementação da troca de contexto é uma 
operação delicada, envolvendo a manipulação de 
registradores e flags específicos de cada 
processador, sendo por essa razão geralmente 
codificada em linguagem de máquina. 
 No Linux as operações de troca de contexto para a 
plataforma Intel x86 estão definidas através de 
diretivas em Assembly no arquivo 
arch/i386/kernel/process.c dos fontes do núcleo. 
Trocas de Contexto 
 A implementação da troca de contexto é uma 
operação delicada, envolvendo a manipulação de 
registradores e flags específicos de cada 
processador, sendo por essa razão geralmente 
codificada em linguagem de máquina. 
 No Linux as operações de troca de contexto para a 
plataforma Intel x86 estão definidas através de 
diretivas em Assembly no arquivo 
arch/i386/kernel/process.c dos fontes do núcleo. 
Trocas de Contexto 
 Durante uma troca de contexto, existem questões de 
ordem mecânica e de ordem estratégica a serem 
resolvidas, o que traz à tona a separação entre 
mecanismos e políticas já discutida anteriormente. 
 Por exemplo, o armazenamento e recuperação do 
contexto e a atualização das informações contidas 
no TCB de cada tarefa são aspectos mecânicos, 
providos por um conjunto de rotinas denominado 
despachante ou executivo (do inglês dispatcher). 
Trocas de Contexto 
 Por outro lado, a escolha da próxima tarefa a 
receber o processador a cada troca de contexto é 
estratégica, podendo sofrer influências de diversos 
fatores, como as prioridades, os tempos de vida e os 
tempos de processamento restante de cada tarefa. 
 Essa decisão fica a cargo de um componente de 
código denominado escalonador (scheduler). 
 Assim, o despachante implementa os mecanismos 
da gerência de tarefas, enquanto o escalonador 
implementa suas políticas. 
Trocas de Contexto 
 A realização de uma troca de contexto completa, 
envolvendo a interrupção de uma tarefa, o salvamento 
de seu contexto, o escalonamento e a reativação da 
tarefa escolhida, é uma operação relativamente rápida 
(de dezenas a centenas de micro-segundos, 
dependendo do hardware e do sistema operacional). 
 A parte potencialmente mais demorada de uma troca de 
contexto é a execução do escalonador; por esta razão, 
muitos sistemas operacionais executam o escalonador 
apenas esporadicamente, quando há necessidade de 
reordenar a fila de tarefas prontas. 
 Nesse caso, o despachante sempre ativa a primeira 
tarefa da fila. 
 
 É importante observar que uma troca de contexto 
pode ser provocada pelo fim do quantum atual 
(através de uma interrupção de tempo), por um 
evento ocorrido em um periférico (também através 
de uma interrupção do hardware) ou pela execução 
de uma chamada de sistema pela tarefa corrente 
(ou seja, por uma interrupção de software) ou até 
mesmo por algum erro de execução que possa 
provocar uma exceção no processador. 
Processos 
 Além de seu próprio código executável, cada tarefa 
ativa em um sistema de computação necessita de 
um conjunto de recursos para executar e cumprir 
seu objetivo. 
 Entre esses recursos estão as áreas de memória 
usadas pela tarefa para armazenar seu código, 
dados e pilha, seus arquivos abertos, conexões de 
rede, etc. 
 O conjunto dos recursos alocados a uma tarefa para 
sua execução é denominado processo. 
Processos 
 Os sistemas operacionais convencionais atuais 
associam por default uma tarefa a cada processo, o 
que corresponde à execução de um programa 
sequencial (um único fluxo de instruções dentro do 
processo). 
 Caso se deseje associar mais tarefas ao mesmo 
contexto (para construir o navegador Internet da 
figura 1, por exemplo), cabe ao desenvolvedor 
escrever o código necessário para tal. 
Processo como unidade de contexto 
 Hoje em dia o processo deve ser visto como uma 
unidade de contexto, ou seja, um contêiner de 
recursos utilizados por uma ou mais tarefas para 
sua execução. 
 Os processos são isolados entre si pelos 
mecanismos de proteção providos pelo hardware 
(isolamento de áreas de memória, níveis de 
operação e chamadas de sistema) e pela própria 
gerência de tarefas, que atribui os recursos aos 
processos (e não às tarefas), impedindo que uma 
tarefa em execução no processo pa acesse um 
recurso atribuído ao processo pb. 
Processos 
 
Processos 
 O núcleo do sistema operacional mantém descritores de 
processos, denominados PCBs (Process Control Blocks), para 
armazenar as informações referentes aos processos ativos. 
 Cada processo possui um identificador único no sistema, o 
PID – Process IDentifier. 
 Associando-se tarefas a processos, o descritor (TCB) de cada 
tarefa pode ser bastante simplificado: para cada tarefa, basta 
armazenar seu identificador, os registradores do processador 
e uma referência ao processo ao qual a tarefa está vinculada. 
 Disto observa-se também que a troca de contexto entre 
tarefas vinculadas ao mesmo processo é muito mais simples 
e rápida que entre tarefas vinculadas a processos distintos, 
pois somente os registradores do processador precisam ser 
salvos/restaurados (as áreas de memória e demais recursos 
são comuns às duas tarefas). 
Criação de Processos 
 Durante a vida do sistema, processos são criados e 
destruídos. 
 Essas operações são disponibilizadas às aplicações 
através de chamadas de sistema; cada sistema 
operacional tem suas próprias chamadas para a 
criação e remoção de processos. 
 No caso do UNIX, processos são criados através da 
chamada de sistema fork, que cria uma réplica do 
processo solicitante: todo o espaço de memória do 
processo é replicado, incluindo o código da(s) 
tarefa(s) associada(s) e os descritores dos arquivos 
e demais recursos associados ao mesmo. 
Criação de Processos com Fork 
 
Criação de Processos com Fork 
 A chamada de sistema fork é invocada por um processo 
(o pai), mas dois processos recebem seu retorno: o 
processo pai, que a invocou, e o processo filho, recém-
criado, que possui o mesmo estado interno que o pai (ele 
também está aguardando o retorno da chamada de 
sistema). 
 Ambos os processos têm os mesmos recursos 
associados, embora em áreas de memória distintas. 
 Caso o processo filho deseje abandonar o fluxo de 
execução herdado do processo pai e executar outro 
código, poderá fazê-lo através da chamada de sistema 
execve. 
 Essa chamada substitui o código do processo que a 
invoca pelo código executável contido em um arquivo 
informado como parâmetro. 
 
Processos 
 A chamada de sistema exit usada no exemplo 
acima serve para informar ao núcleo do sistema 
operacional que o processo em questão não é mais 
necessário e pode ser destruído, liberando todos os 
recursos a ele associados (arquivos abertos, 
conexões de rede, áreas de memória, etc). 
 Processos podem solicitar ao núcleo o 
encerramento de outros processos, mas essa 
operação só é aplicável a processos do mesmo 
usuário, ou se o processo solicitante pertencer ao 
administrador do sistema. 
Processos 
 Na operação de criação de processos do UNIX 
aparece de maneira bastante clara a noção de 
hierarquia entre processos. 
 À medida em que processos são criados, forma-se 
uma árvore de processos no sistema, que pode ser 
usada para gerenciar de forma coletiva os 
processos ligados à mesma aplicação ou à mesma 
sessão de trabalho de um usuário, pois irão 
constituir uma sub-árvore de processos. 
Processos 
 Por exemplo, quando um processo encerra, seus 
filhos são informados sobreisso, e podem decidir se 
também encerram ou se continuam a executar. 
 Por outro, nos sistemas Windows, todos os 
processos têm o mesmo nível hierárquico, não 
havendo distinção entre pais e filhos. 
 O comando pstree do Linux permite visualizar a 
árvore de processos do sistema. 
Threads 
 Conforme visto na Seção 4.3, os primeiros sistemas 
operacionais suportavam apenas uma tarefa por 
processo. 
 À medida em que as aplicações se tornavam mais 
complexas, essa limitação se tornou um claro 
inconveniente. 
 Por exemplo, um editor de textos geralmente 
executa tarefas simultâneas de edição, formatação, 
paginação e verificação ortográfica sobre a mesma 
massa de dados (o texto sob edição). 
Threads 
 Da mesma forma, processos que implementam 
servidores de rede (de arquivos, bancos de dados, 
etc) devem gerenciar as conexões de vários 
usuários simultaneamente, que muitas vezes 
requisitam as mesmas informações. 
 Essas demandas evidenciaram a necessidade de 
suportar mais de uma tarefa operando no mesmo 
contexto, ou seja, dentro do mesmo processo. 
 
Threads 
 De forma geral, cada fluxo de execução do sistema, 
seja associado a um processo ou no interior do 
núcleo, é denominado thread. 
 Threads executando dentro de um processo são 
chamados de threads de usuário (user-level threads 
ou simplesmente user threads). 
 Cada thread de usuário corresponde a uma tarefa a 
ser executada dentro de um processo. 
Threads 
 Por sua vez, os fluxos de execução reconhecidos e 
gerenciados pelo núcleo do sistema operacional são 
chamados de threads de núcleo (kernel-level 
threads ou kernel threads). 
 Os threads de núcleo representam tarefas que o 
núcleo deve realizar. Essas tarefas podem 
corresponder à execução dos processos no espaço 
de usuário, ou a atividades internas do próprio 
núcleo, como drivers de dispositivos ou tarefas de 
gerência. 
 
Modelo de Threads N:1 
 Os sistemas operacionais mais antigos não ofereciam 
suporte a threads para a construção de aplicações. 
 Sem poder contar com o sistema operacional, os 
desenvolvedores de aplicações contornaram o problema 
construindo bibliotecas que permitiam criar e gerenciar 
threads dentro de cada processo, sem o envolvimento do 
núcleo do sistema. 
 Usando essas bibliotecas, uma aplicação pode lançar 
vários threads conforme sua necessidade, mas o núcleo 
do sistema irá sempre perceber (e gerenciar) apenas um 
fluxode execução dentro de cada processo. 
 Por essa razão, esta forma de implementação de threads 
é nomeada Modelo de Threads N:1: N threads no 
processo, mapeados em um único thread de núcleo. 
Modelo de Threads N:1 
 
O Modelo de Threads N:1 
 É muito utilizado, por ser leve e de fácil implementação. 
 Como o núcleo somente considera uma thread, a carga 
de gerência imposta ao núcleo é pequena e não 
depende do número de threads dentro da aplicação. 
 Essa característica este modelo torna útil na construção 
de aplicações que exijam muitos threads, como jogos ou 
simulações de grandes sistemas (a simulação detalhada 
do tráfego viário de uma cidade grande, por exemplo, 
pode exigir um thread para cada veículo, resultando em 
centenas de milhares ou mesmo milhões de threads). 
 Um exemplo de implementação desse modelo é a 
biblioteca GNU Portable Threads [Engeschall, 2005]. 
O Modelo de Threads N:1 
 Entretanto, o modelo de threads N:1 apresenta 
problemas em algumas situações, sendo o mais 
grave deles relacionado às operações de 
entrada/saída. 
 Como essas operações são intermediadas pelo 
núcleo, se um thread de usuário solicitar uma 
operação de E/S (recepção de um pacote de rede, 
por exemplo) o thread de núcleo correspondente 
será suspenso até a conclusão da operação, 
fazendo com que todos os threads de usuário 
associados ao processo parem de executar 
enquanto a operação não for concluída. 
O Modelo de Threads N:1 
 Outro problema desse modelo diz respeito à divisão de 
recursos entre as tarefas. 
 O núcleo do sistema divide o tempo do processador 
entre os fluxos de execução que ele conhece e gerencia: 
as threads de núcleo. 
 Assim, uma aplicação com 100 threads de usuário irá 
receber o mesmo tempo de processador que outra 
aplicação com apenas um thread (considerando que 
ambas as aplicações têm a mesma prioridade). 
 Cada thread da primeira aplicação irá portanto receber 
1/100 do tempo que recebe o thread único da segunda 
aplicação, o que não pode ser considerado uma divisão 
justa desse recurso. 
O Modelo de Threads 1:1 
 A necessidade de suportar aplicações com vários 
threads (multithreaded) levou os desenvolvedores 
de sistemas operacionais a incorporar a gerência 
dos threads de usuário ao núcleo do sistema. 
 Para cada thread de usuário foi então definido um 
thread correspondente dentro do núcleo, suprimindo 
com isso a necessidade de bibliotecas de threads. 
 Caso um thread de usuário solicite uma operação 
bloqueante (leitura de disco ou recepção de pacote 
de rede, por exemplo), somente seu respectivo 
thread de núcleo será suspenso, sem afetar os 
demais threads. 
O Modelo de Threads 1:1 
 Além disso, caso o hardware tenha mais de um 
processador, mais threads da mesma aplicação 
podem executar ao mesmo tempo, o que não era 
possível no modelo anterior. 
 Essa forma de implementação, denominada Modelo 
de Threads 1:1, é a mais frequente nos sistemas 
operacionais atuais, incluindo o Windows NT e seus 
descendentes, além da maioria dos UNIXes. 
 
O Modelo de Threads 1:1 
 
O Modelo de Threads 1:1 
 O modelo de threads 1:1 é adequado para a maioria 
da situações e atende bem às necessidades das 
aplicações interativas e servidores de rede. 
 No entanto, é pouco escalável: a criação de um 
grande número de threads impõe um carga 
significativa ao núcleo do sistema, inviabilizando 
aplicações com muitas tarefas (como grandes 
servidores Web e simulações de grande porte). 
 
O Modelo de Threads N:M 
 Para resolver o problema da escalabilidade, alguns 
sistemas operacionais implementam um modelo híbrido, 
que agrega características dos modelos anteriores. 
 Nesse novo modelo, uma biblioteca gerencia um 
conjunto de threads de usuário (dentro do processo), que 
é mapeado em um ou mais threads do núcleo. 
 O conjunto de threads de núcleo associados a um 
processo é geralmente composto de um thread para 
cada tarefa bloqueada e mais um thread para cada 
processador disponível, podendo ser ajustado 
dinamicamente conforme a necessidade da aplicação. 
 Essa abordagem híbrida é denominada Modelo de 
Threads N:M, onde N threads de usuário são mapeados 
em M <= N threads de núcleo. 
O Modelo de Threads N:M 
 
O Modelo de Threads N:M 
 O modelo N:M é implementado pelo Solaris e também 
pelo projeto KSE (KernelScheduled Entities) do FreeBSD 
[Evans and Elischer, 2003] baseado nas ideias 
apresentadas em [Anderson et al., 1992]. 
 Ele alia as vantagens de maior interatividade do modelo 
1:1 à maior escalabilidade do modelo N:1. 
 Como desvantagens desta abordagem podem ser 
citadas sua complexidade de implementação e maior 
custo de gerência dos threads de núcleo, quando 
comparado ao modelo 1:1. 
 A tabela 1 resume os principais aspectos dos três 
modelos de implementação de threads e faz um 
comparativo entre eles. 
Comparativo dos Modelos de Threads 
 
Threads 
 No passado, cada sistema operacional definia sua 
própria interface para a criação de threads, o que 
levou a problemas de portabilidade das aplicações. 
 Em 1995 foi definido o padrão IEEE POSIX 1003.1c,