Sistemas Operacionais e Programação Concorrente - Capítulo 5

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耕
C a p f t u l o 5
U M K E R N E L D E
S I ST E M A O P E R A C I O N A L
E【 m o r e n o
L a f i e r a a m a e n s u gu a r i d A
de l a q u e e s r e y y sei +o
a M l a n z a c o n fu r o r
e s o s b r a m i d o s q u e es p an t
po r q u e l a s f i e r a s n o c a n t a n
l a s l er as b r a m a n de a m o r
A m a e n e l f o n d o d e l m a r
e l pe z de l i n d o c o lm
a m a e l h o m b r e c o n a N w
a m a t o d o c u a n t o v i v e
d e D i o s v ida s e b e
y do n de ha y v ida Ha y a l l o t
E s te c a p ít u lo a p r e s e n t a a o r g a n i z a ção e o f u n c io n a m e n t o de u m ke r n e l d e s i s t e m a o pe r a c io n a l
m u l t i p r o g r a m a d o A s i 呷 l i c i d a de de s s e ke r n e l pe r m i te q u e e le se j a e s t u d a d o de Ib r m a c o m p l e t a
de ta l ha d a
D e f i n i m o s c o m o k e r n t r t de u m s i s t e m a o pe r a c io n a l a pa r te d o s i s te m a qu e é e x e c u ta da
c o m i n t e n u pçö e s de s a b i l i t a d a s e n o m o do p r i v i le g i ado A s de m a i s pa r t e s do S
O s o
i m p l e m e n t a da s po r p r o c e s s o s q u e e x e c u t a m c o m in te r r u pçö c s ha b i l i ta d a s e n o m o do u s u ihi o O
ke r n e t a p a r t e m a i s i nt er na d o SO e m a i s l ig a d a a o ha r d w a r e do c o m pu t a do r
0 k e r n e l po de s e r fo r m a do po r u m c o n j u n to m u i to pe q u e i r o de r o t i n a s (c a s o do qu e s e
e s t u d a d o n e s te c a p : (u l o ) E s te ( ipo de ke r n e l te m s ido de s ig n a do n a l i te r a t u r a po r m ic r o ke m e t
N o o u t r o e x t r e m o
, 
o
" k e m e t " p o de s e r f o r m a d o po r t o do o SO (i s to , t o do s o s c o m po n e n te s do
: i i î^ §
i t » ä
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g s i s t e m a s ® Ci onai s e p r o g r kE ® Co n c o r r e n te S S T o sc a n i , R S de O l i v e i r a e A s c w simi
SO s o e x e c u t a do s c o m i n te r r u pçöe s de s a b i l i t a d as e n o m o do p r i v i l e g i a do ) N e s s e c as o diz se
qu e o SO é u m m o n i Bo r r»t o n o l fï ic o
5
. 
1 C o n s i d e r a ç i i e s i n i c i a i s
C o m o s e s a be
, 
d e s de o s u r g i m e n to do s p r i m e i r o s SO s , de i x o u de ha v e r c o m u n ic a ção di r e ta m t r c
o s p r o g r a m a s d e u s u ár i o e o s d i s po s i t i v o s de E/S D e s de s e m p r e , a s r o t i n a s de E / S f i z e r a m pa r te
d o s SO s e o s m o t i v o s pa r a i s s o fo r a m do i s : (1) ga r a n t i r s e g u r a n ça p a r a o SO e (2 ) f ac i l i ta r a
t a r e f a d e p r o g r a m a ção p a r a o s u s u ár i o s p o r t a n t o
, 
a s o pe r a çõ e s d e E /S d e q u a l q u e r p r o c e sso
s e m p r e s ão f e i t a s a t r a v és d e r e qu i s i çõe s p a r a o SO
C o m o r e s u l t a do
, 
o SO é a c i o n a do t a n t o p e l o s p r o g r a m a s de u s u ár i o , q u e r e qu i s i tam
o pe r a çô e s d e E /5 3 1 (a t r a v és de c ha m a d a s do s i s t e m a o u t r a p s ) , c o m o pe l o s di s po s i t i v o s
Pe D f éDc o s
, q u e c o m u n i c a m f i n a i s d a s o p e r a çMe s (a t r a v és de in t e n u pçõ e s ) A s i n t e m i pçMe s
f a z e m o SO d a r a te n ção i m e d i a t a às m u da n ça s de e s t a do do s d i s po s i t i v o s , o q u e p e r m i te m a n i e r
o s e q u i p a m e n t o s e m a t i v i d a de a m a i o r p a r t e d o t e m p o
Qu a n d o o SO e s t á e x e c u t a n do a lg u m a a t i v i d a de c r i t i c a
, 
e l e n Ë. o p o d e s e r i n t e r r o m pido
P o r e x e m p l o , s e o SO e s t á i n s e r i n do u m p r o c e s s o n a r e a dy l i s t ( l i s t a d e p r o c e s s o s a p to s ) e é
i n t e r r o m p i d o , e s s a i n t e r r u pção p o d e de s b lo q u e a r u m p r o c e s s o e o c a s i o n a r o u t r a in s e r ção n a
r e a dy l i s t , a n t e s de t e r t e r m i n a do a i n s e rç o a n te r i o r
, 
o qu e p o de r e s u l t a r n u m a l i s t a i n c o r r e ta
Po r t a n t o
, 
n o s t r e c h o s c r f t i c o s de s u a e x e c u ção , o SO n ão p o d e s e r i n te r r o m p ido C o n v ém
o b s e r v a r q u e d u r a n t e a e x e c u ção do SO j a m a i s o c o r r e m t r a p s (r e q u i s i çõ e s d o s u s u ár i o s ), a
m e n o s q u e o c o m p u t a d o r p o s s u a m a i s de u m a U C p
C o n s i d e r a n d o a f o r m a d e u t i l i z a r o m e c a n i s m o d e i n te r r u pção , po de s e d i z e r qu e
e x i s t e m d o i s e x t r e m o s po s s í v e i s p a r a a o r g a n i z a ção de u m SO a o r g a n i z a ção m o n o l m c a e a
o r ga n i z a ção b a s e a d a e m u m ke r n e l (o u m ic r o ke r n e l )
5
. 
2 A o r g a n i z a çã o m o n o l í t i c a
N a o r g a n i z a ção m o n o l í( ic a , o m e c a n is m o de i n te r r u pção d o c o m pu t a d o r é de s a b i l i tado e
ha b i l i t a do d a s e g u i n te m a n e i r a C a d a t r a p o u i n te r r u pção de s a b i l i ta i m e d i a ta m e n te o s is te m a de
i n t e r r u pç ão
32 
e a s i n te r r u pçõ e s pe r m a n e c e m d s a b i l i ta a s a té o s o c o n c l u i r s e u se r v iço e
e n t r e g a r a u c p pa r a a lg u m p r o g r a m a de u s u ár i o T o da e qu a lqu e r pa r te do s o e x ec u tada 
d¢
f o r m a i n d i v i s í v e l
3 1 A lém d e o pe r a çöe s de E/S m u i to s o u t r o s l e r v iço s po de m i e r r e qu is i tado s a o SO (p e x , a lo c açüo de m e m
ór ia ,
c a r ga dc p r o g r a m a , e n v i o d e m e n s a ge m e [c )
) 1 q u a n d o o SO r ec e be o c o n t r o l e a s in te n u pçöe r Jd c s t&o de i a bi l i t a da a
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蜀 弭ち。
: g
C a p f tu lo 5 U m K e r n e l de S is t e m a O pe r a c io n a l 63
E m SO s p e q u e n o s , e s s a o r g im i z a ç o e m b l o c o m o n o l í t i c o po de pe r m i t i r u m c o n t r o le
c o r r e t o d o s d i s p o s i t i v o s e u m b o m a t e n d i m e n t o a o s u s u ó i o s p o r ém
, pa r a a m a i o r i a d o s s i s t e m a s ,
e s s a o r g a n i z a ção n ão é a d e q u a d a I s t o s e de v e a do i s m o t i v o s E m p r i m e i r o l u g a r , c o m e s t a
o r g a n i z a ção , d u r a n t e qu a lq u e r a t i v i d a de de qu a lq u e r p a r t e do SO , a s in t e r r u pçðe s f i c a m
de s a b i l i t a d a s (a s q u e o c o r r e m f i c a m pe n d e n te s ) I s t o s i g n i f i c a q u e o s d i s po s i t i v o s p o d e m f i c a r à
e s pe r a d a i n t e r v e n ção do SO p o r te m p o s r a z o a v e l m e n te g r a n de s , o q u e n ão é t o l e r áv e l n a m a i o r i a
d o s s i s t e m a s Pa r a c e r t o s d i s p o s i t i v o s
, 
a s i n f o r m a çMe s t r a n s m i t id a s p o de m s e r pe r d ida s s e s u a s
i n t e m 1p çõ e s n ão s ão r e s p o n d i da s r a p id a m e n t e I n e v i t a v e l m e n t e , a l g u m m é t o d o t e m q u e s e r
u s a d o p a r a p e r m i t i r a e x e c u ção d e pa r te s d o SO de m o do d i v i s ív e l n o t e m po M a s c o m g r a n de
c u i d a d o p a r a n ão i n t r o d u z i r p r o b l e m a s n a m a n i p u l a ção d o s d a do s c r i t i c o s
O s e g u n d o m o t i v o q u e t o m a a o r g an i z a ção m o n o l í t i c a i n a d e q u a d a , é r e l a c i o n a do c o m a
c o m p l e x i d a d e d a e s t r u t u r a i n e r e n t e a e s t a o r g a n i z a ção A t e n d ên c i a é t e r s e o s c o m po n e n t e s
i n t e g r a d o s , d e m a n e i r a q u e u m a a l te r a ç ão e m u m a p a r t e d o SO (p a r a c o r r i g i r a l g u m e r r o , po r
e x e m p l o ) r e p e r c u t e e m o u t r a s p a r t e s p o r o u t r o l a d o , a s t a b e l a s q u e de v e m s e r m a n t i d a s p a r a
r e p r e s e n t a r o s e s t a d o s d o s d i s p o s i t i v o s e d o s d e m a i s r e c u r s o s c o n t r o l a d o s p e l o SO p o d e m s e
t o m a r g r a n d e s e d e c o m p l e x i d a de e x c e s s i v a
A o r g a n i z a ç ão m o n o 1í t i c a f o i a b a s e de v ár i o s s i s t e m a s o pe r a c i o n a i s P a r a m e l h o r a r a
p e r f o r m a n c e , c a d a v e z m a i s a t i v i d a de s e r a m m o v i d a s p a r a f o r a d a p a r t e n ão i n t e r r o m p í v e l d o
SO E s s a e v o l u ç ão g r a d u a l t o m a v a o s SO s m e n o s c o n f i áv e i s , p o i s a u t i l i z a ção de téc n i c a s
e m p íDc a s p a r a m a n t e r a c o n s i s t ên c i a d o s d a do s t e n d i a a i n t r o d u z i r e r r o s n o s i s t e m a
5
. 
3 A o r g a n i z a çã o b a s e a d a e m k e r n e l
N e s t a o r g a n i z a ção , e x i s te a pe n a s u m p e q u e n o
" b l o c o m o n o l ít ic o '
, 
d e n o m i n a do k e r n e l
, q u e
i m p l e m e n t a u m c o n j u n t o b ás i c o d e f u n çõ e s Só e s s a s f u n çõ e s s ão e x e c u t a d a s de fo r m a
i n d i v i s ív e l p o r t a n t o , q u a s e t o da s a s a t i v ida de s do SO f i c a m fo r a d e s s a p e q u e n a p a r te n o
i n t e r r o m p í v e l O s s e r v i ç o s d o SO s ão 
i m p le m e n t a d o s (fo r a d o ke r n e l ) po r p r o c e s s o s
i n de pe n de n t e s (c a da u m c o m s e u pr o c e s s a do r v i r t u a l ), qu e s o e x e c u t a do s c o m i n t e m i & ð e s
h a b i l i t a d a s E s te s p r o c e s s o s s e c o m u n i c a m e s in c r o n
iz a m a t r a v és d o s m e c a n i s m o s d o ker nel
C o m e s t a o r g a n i z a ção , a pa r t e n ão i n te r r o m p :v e l é r e du z id a a u m m :n i m o Es t a pa r t e do
SO q u e c o n c e n t r a a s po u c a s a t i v ida de s qu e pr e c
i s a m r e a l m e n te s e r e x e c u ta da s de f o r m a
i n d i v i s f v e l c o n s t i t u i o k e r n e l d o s i s t e m a Fo r a de s s e pe qu e n o m ód u lo , t o da s a s a t i v id a de s do SO
s gio r e a l i z a d a s po r p r o c e s s o s q u e s ão igu a i s a o s p r o c e s s o s do s usui r i os De 
f a to
. 
o s p r o c e s s o s do
SO c o m p e te m pe l o t e m po de U C P (m u i t a s v e z e s , s e m pr i v i lég io s ) e t a m b m a s s u m e m du r a n te
a s s u a s e x i s t ên c i a s , o s e s ta do s p r o n to (r e a dy) , e x e c u {a n do (r u n n in g ) e b lo q u e a do (bl o c ke d )
A m a n e i r a m a i s c o m u m de e s t r u tu r a r a s a t i v id ade s de E/S de u m SO é te r u m p r o c e s s o
p a r a c o n t r o l a r c a da d i s po s i t i v o O p r o c e s s o c o n t r o l a do r de n o m in a do d r i v e r do d i sp o s i t i v o e o
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64 S is t e m a s O pe r a c io n a i s c Pr o s r a m a çào C o n c o r r e n t e S S T o s c a n i , R S de O l i v e i r a e & S 
m i
ú n i c o q u e e x e c u t a o pe r a çMe s de E/ S n e s s e d is po s i t i v o T o d o p r o c e s s o d e u s u ár i o qu e pre c isa
a l g u m a o pe r a ç o d e E / S
. 
d e v e e n v i a r u m a r e q u i s iç ão de s e r v iço a o d H v e r c o n e s po n de n te Ok e m e t n o r m a l m e n t e p r o v ê r e c u r s o s p a r a a i m p l e m e n ta ção d e s te t ipo d e e s qu e m a
E m r e s u m o
, 
o k e r n e t fu n c io n a c o m o u m pe q u e n o m o n i to r m o n o l ít i c o qu e r ec ebe o
c o n tn »l e q u a n d o o c o r r e m c ha m a d a s de s i s t e m a (t r a p s ) e i n te r r u pçõ e s A pó s c a da i n te r r u pção ded i s p o s i t i v o o c o n t r o l e é e n c a m i n ha do pe l o k e r n e l a o d r i v e r c o r r e s p o n de n te A s i n t e +í u pçõe s do
11e ló g i o s ão u s a d a s p a r a d i v i d i r o t e m po da U C p e n t r e o s p r o c e s s o s , d a n do a i m p r e s s ão qu e c ada
u m p o s s u i a s u a p r ó p r i a U C P Pa r a c a d a p r o c e s s o , o ke r n e l m a n tém u m r e g i s t r o de s c r i to r qu e
c o n tém t o d a s a s i n fo r m a çõ e s s o b r e o m e s m o A l ém d i s s o
, 
o ke r n e l i m p l e m e n t a f u n çõe s par a
s i n c r o n i z a ção e c o m u n i c a ção , q u e s ão c h a m a da s pe l o s p r o c e s s o s a t r a v és d e t r a p s
F o r a d o k e r n e l
, 
t o d a s a s i n t e r r u pçõ e s s ão i n v i s í v e i s e n ão a f e t a m o p r o g r e s s o lógi c o do s
Pr o c e s s o s U m a i n t e r r u p ção p o d e d i m i n u i r a v e l o c id a d e d e u m p r o c e s s o , a t r a s a n do u m po u c o a
s u a e x e c u ç ão , m a s e s t e é o ú n i c o e f e i t o s o b r e o m e s m o U m p r o c e s s o c o n t r o l a d o r d e di s po s i t i v o
t o m a c o n h e c i m e n t o d a s i n t e m 】p çMe s d o s e u d i s p o s i t i v o
, 
m a s e s t a s a p a r e c e m n ão c o m o s in a i s
a s s fn c r o n o s
, 
i n e s p e r a d o s , m a s s i m c o m o r e s p o s t a s s ín c r o n a s às r e q u i s i çMe s e fe t u a da s pe lo
p n óp r i o d r i v e f l a o k e r n e l , c o n fo r m e s e r á v i s to a d i a n t e
M u i t a s v a r i a ç õ e s s ão p o s s ív e i s e n t r e a s d u a s o rg a n i z a çMe s e x t r e m a s a qu i c o n s ide r a das
Po r e x e m p l o , p o d e s e t e r v ár i a s g r a d u a çõ e s n o t a m a n h o d o k e n 1e l (d e s d e n 1i c r o ke r n e l a té
n zo n i t o r n zo n o l h i c o ) ; p o d e s e t e r a lg u n s c o m p o n e n t e s d o SO q u e e x e c u t a m c o m i n te r r u pçMe s
h a b i l i t a d a s - n o m o d o pD v i l e gi a do ; p o d e s e t e r c o m p o n e n te s q u e e x e c u t a m c o m a pe n a s par te
d a s i n te r r u pçõ e s d e s a b i l i t a d a s ; e t c M e s m o o s d r i v e r s d o s d i s p o s i t i v o s de E / S po de m ser
i m p l e m e n t a d o s d e o u t r a s m a n e i r a s , p o r e x e m p l o , a t r a v és de r o t i n a s e n ão p o r p r o c e s s o s , o u po r
f ï a r d w a r e e s pe c i a l (p r o c e s s a do r e s de E /S ) N o r m a l m e n te
, 
c a d a v a r i a n t e é de t e r m i n a da pe la
n a t u r e z a d a a r q u i te t u r a do c o m p u ta d o r
A s s i m c o m o a a r q u i t e t u r a d e u m c o m p u t ad o r te m i n fl u ên c ia n a organi zaçl o do seu
s o f tw a r e
, 
t a m bém é v e r da de q u e o de s e n v o l v i m e n to d o s SO s
, 
a o l o n go do te m pa te m
i n f l u e n c i a d o a o r g a n i z a ção d o ha r d w a r e d a s m áq u i n a s D e f a to
, 
o s r e c u r s o s de ha r d w a r e fo r a m
s e n d o c r i a d o s o u m e l ho r a d o s pa H s a t i s f a z e r a s n e c e s s ida de s do s s i s t e m a s o pe r ac io n a is Co n v
ém
l e m b r a r q u e o s c o m p u t a d o r es a n t i go s n îio po s s u ía m r e c u r s o s q u e ho je s îio c o n s i e r ado s
e s s e n c i a i s
, 
t a i s c o m o : s i s t e m a de in te r r u pção , p r o t e ção de m e m ó r i a e de i n s t r u çöe s , in s m Bç
ðes
t i p o re
u m a ú l t i m a e i m po r t a n te o bs c r v a çao a s e g u i n te o u s o de m u l t i pr o c e s s a w 
n lo
(m úl t i p l a s U C P s ) n ao c a u s a d i f i c u l da de s pa r a a o r g a n iz a ç o ba s e a da e m ke r n e l A ún i
c a
c o m p l ic a ção é a n e c e s s ida d e de l i m i t a r a e n t r a da n o ke r n e l a a pe n a s u m a u c p de c a da v c z
Fo r a
do k ¬ r n e l c ad a p r o c e s s o po s s u i a s u a p r óp r i a u c p v i r t u a l I s t o s i8 n i f ic a qu e a p r e se
n ça de
m ú l t i p l o s p r o c e s s a do r e s s o m e n te a u m e n ta a v e l o c i d a de de ç x e c u ç o do s p r o c e s s o s , se m 
a f ieta r a
c o r r e ç o d o s i s te m a N o c a s o da o r g a n i z a ção m o n o l :t ic a , a c o m p l i c a ç o te o r ic a m n te a 
m e s ï ï1a
: x f
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Ca p i t u l o 5 U m K e r n e l de Si s t e m a O pe r a c io n a l 65
(i s t o é
, g a r a n t i r a p e n a s u m a U C P de n t r o d o b l o c o m o n o l l t i c o ) s ó q u e a q u i o b l o c o m o n o l í t i c o é
t o d o o SO N e s te c a s o n ão ha v e r i a m u i t a v a n t a ge m e m u t i l i z a r v ár i a s U C p s E l a s f a r i a m f i l a pa r a
e x e c u t a r o SO e
, 
e m g r a n d e p a r t e do t e m po , s ó u m a e s t a r i a e m e x e c u ção
5
. 
4 0 p r i m e i r o SO b a s e a d o e m k e r n e l
E s t a s e ç ão f a z u m a b r e v e a p r e s e n t a ção d o s i s te m a o pe r a c io n a l T H E [D IJ 68] , qu e f o i o p D m e i r o
a u t i l i z a r a o r g a n i z a ç ão b a s e a d a e m ke r n e l p o d e s e d i z e r q u e e s te fo i o p r i m e i r o SO c o n s t r u ído
de f o r m a b e m e s t r u t u r a d a
O s i s t e m a f o i i m p l e m e n t a d o n a U n i v e r s id a d e T e c n o lóg i c a de E i n d ho v e n , H o l a n d a , p o r
u m a e q u i p e d e po u c o s p e s qu i s a do r e s , c he f i a d o s po r E D ij k s t r a T r a t a v a s e d e u m SO p e q u e n o
q u e i m p l e m e n t a v a m u l t ip r o g r a m a ção d e p r o g r a m a s A l g o l 
33 
q u e e r a m s u b m e t i d o s a p a r t i r de
v ár i a s u n i d a de s d e e n t r a d a A u n i v e r s i d a de p o s s u ía u m c o m p u t a d o r c e n t r a l e v ár i a s e s t a çõ e s t i po
r e m o t e j o b e n t r y (R JE ) e s p a l h a d a s p e l o C a m p u s , c a d a u m a c o m u m a l e i t o r a de c a r t õ e s e u m a
i m p r e s s o r a
O S O p o s s u í a u m a o r g a n i z a ção hi e r ár q u i c a , c o m 5 c a m a d a s (n í v e i s ) d e s o f t w a r e C a d a
c a m a d a i m p l e m e n t a v a f u n çMe s e s e r v i ç o s p a r a o s n í v e i s s u p e r i o r e s e o s p r o c e s s o s d e u m
d e t e r m i n a d o n í v e l s ó u t i l i z a v a m s e r v i ç o s i m p l e m e n t a d o s n o s n ív e i s i n f e r i o r e s O p D m e i r o n í v e l
e r a o k e r n e l
, q u e i m p l e m e n t a v a o c o n c e i t o d e p r o c e s s o (r e g i s t r o s de s c r i t o r e s , " r e a d y l i s t " , e tc ,
c o n f o r m e s e r á v i s t o a d i a n t e ) N o k e r n e l , e r a m i m p l e m e n t a d a s a s o p e r a çö e s p r i1n i 1ív a s 34 p e V
q u e a t u a v a m s o b r e v a r i áv e i s s e m áf o r a s E s s a s o pe r a çõ e s s ão u s a da s a t é ho je p a r a i m p l e m e n t a r
s i n c r o n i z a ç ão e c o m u n i c a ção de p r o c e s s o s e s e r o d i s c u t i d a s n o p r ó x i m o c a p í tu l o
O n ív e l 2 e r a c o n s t i t u íd o p o r u m p r o c e s s o q u e ge r e n c i a v a u m t a m b o r m a gn é t i c o e
i n 1p le m e n [ a v a u m a m e m ó r i a pa g i n a da pa r a o s de m a i s p r o c e s s o s 
35 A c i m a d o n :v e l 2 c a d a
p r o c e s s o d i s p u n h a d e u m a g r a n de m e m ó r
i a v i r tu a l qu e e r a i m p l e m e n t a da pe l a m o v i m e n t a ção
a u to m á t i c a d e pág i n a s e n t r e o t a m bo r e a m e m ó r i a p r i n c ip a l
O n í v e l 3 e r a i m ple m e n t a do po r u m p r o c e s s o qu e ge r e n c i a v a o c o n s o le de o pe r a ç o e
pe r m i t i a a c o m u n i c a ção do s p r o c e s s o s de n ív e
i s s u pe Do r e s c o m o o pe r a d o r d o c o m p u t a do r
c e n t r a l
O n fv e l 4 e r a u m c o n ju n to de p r o c e s s o s c o n t r o l a do r e s (d r i v e r s ) pa r a o s dç m a i s
d i s po s i t i v o s pe r i f ér i c o s do s i s t e m a (f it a s m a g n ét i c a s , p l o t t e r s , e tc ) 
33 A lg o l e u m a da s l i n 吕 u a ge n s m a i》 i m po r t a n t e s de se n v o l v ida s a te ho je , t e n do s ido a pr e c u r s o r a das l in 吕 u a ge n s
' b l o c o * s t r u t u r a d a i " E r s a e r a a ún ic a l i n gu a ge m de pr o gFa m a çäo u t i l iz ada n o s is te m a T H E
» U m a o pc r a çao pDm i t i v a e u m a o pe r a ç&o (m a c r o , tiBn çüo , au b r o t in a ) qu e po s r u i u m $ i* n i t+c a do 1 i m p le s e qu e po de
s e r u s a d a s e m a n e c e r s ida de de 1e c o n h e c e r a l u a i m p le m e n t aç1o
¡ l A t ab e la de pág i n a s de u m p r o c e s s o fa z i a pa n e de se u r e ¥i s t ro dc ac r it o r
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66 S is t e m as O pe r a c io n a is e Pr o g r a m a çäo Co n c o r r e n t e S S T o s c a n i
, 
R S de O I i 
y S
u s u ár i o a e x e c u t a r T ip i c a m e n te , u m j o b c o ì s i s t ia do s c o m a nd 1s d, c o n tr o le pa r a a c o m pi laçäo ee x e c u ção de u m p r o g r a m a C a da m a n a g e r e r a r e s po n s áv e l pe l a r e s e r v a do s d i s po s i t i v os de E/sn e c e s s ár io s pa r a a e x e c u ção do j o b e pe l a p o s te r i o r l ibe r a ção do s m e s m o s
A s fu n çõe s do s v ár i o s n ív e i s d o s i s t e m a T H E s ão r e s u m id a s a s e gu i r
N fv e l 5 J o b m a n a g e r s E x e c u t a r j o bs d e u s u ár i o s e s pe c i f i c a do s a t r a v és de una
l i n g u a g e m de c o n t r o le
N í v e l 4 D e v i c e m a n a g e r s c o n t r o l a r d i s p o s i t i v o s e b r s de E /s
N fv e l 3 Co n s o l e m a n a g e r I m p l e m e n ta r c o n s o l e s v i r t u a i s p a r a o s p r o c e sso s dos
n ív e i s a c i m a
N f v e l 2 Pa g e m a n a g e r I m p l e m e n t a r m e m ó r i a s v i r t u a i s p a r a o s p r o c e sso s dos
n ív e i s a c i m a
N í v e l 1 K e r n e l I m p l e m e n t a r u m a u c p v i r t u a l p a r a c a da p r o c esso e
v a r i áv e i s s e m áf o r a s p a r a a s i n c r o n i z a ção desses
p r o c e s s o s
U m o bj e t i v o d o s p r o j e t i s t a s do s i s t e m a T H E e r a f a c i l i t a r a p r o v a da c o r r e ção do SOE s s a p r e o c u p a ç o e m fa c i l i ta r a p r o v a da c o r r e ção o r i g i n o u u m p r o g r a m a c o n c o r r e n te (SO)
m u i t o be m e s t m t u r a do A l iás
, 
o in t e r e s s e t e öDc o pe l a p r o v a d a c o r r e ção de p r o g r a m a s o c as io n
ou
a v a n ço s e m v ár i a s " ár e a s pr át i c a s "
, 
e n tr e e l a s
, 
a ár e a de s i st e m a s o pe r a c i o n a is o u t r o s ex e np
los
s e r o v i s to s n o s c a p í t u lo s s e g u i n te s
5
. 
5 E s p e c i f i c a ção d e u m k e r n e l d e SO
o ke r n t l a p r e s e n t a do n e s ta s e ção fo i o r i g i n a l m e n te e spe c i f ic a do po r R ic ha rd c Ho
l t IHo し 831
E s te ke r n e l i m p le m e n ta m e c a n i s m o s s i m p l e s
, po r ém po de r o s o s I n ic ia l m e n te , s
o r ev
istos e
r e f o r çado s a lg u n s c o n c e i to s im po r t a n te s
0 ke r n e l ' "
_ d a de s o f tw a r e m a i s l ig a da à . " " , s u a fu n ç o 
é X
r e c u r so s de h a r d w a r e
, 
t o m a n do o e qu i pa m e n to m a i s a de qu a do pa r a a c o n s t r u ç
o
s i s te m a o pe r a c i o n a l Po r a do ke r n e l
, 
a s f u n çöe s do SO s ao i m p le m e n ta da s po r p
f o: ° x
e x e c u t a do s c o m o s e c ad a u m t i v e s s e s u a p r óp r i a u c p (e s e m to m a r c o n hec
i ï ï te n o
in te r r u pçöe s ) O s m e c a n i sm o s do ke r n e l pe r m i te m c o n s t r u i r o r e s t a n te do s o , qu e 
u n 1 s
istea »
b :
:
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C a p i tu lo 5 U m K e m e t d e Si s te m a O pe r a c i o n a l 67
c o m p l e x o , f o r m a d o p o r p r o c e s s o s q u e c o o pe r a m n a e x e c u ç o de s e r v iço s e c o m p a r t i l h a m
r e c u r s o s d e f o r m a d i s c i p l i n a d a
S u põ e s e q u e a a n l u i t e t u r a do c o m p u t a d o r s e j a s e m e l h a n t e àq u e l a de s c r i t a n o c a p f t u l o 2
(s e ção 2 1) E s s a s a r q u i t e t u r a s u t i l i z a m u m a t a be l a d e in t e r r u p ç i ïo qu e r e s id e e m u m a ár e a f i x a
d a m e m óD a É d e s s a t a be l a qu e o ha r d w a r e ób tém o s v a l o r e s a s e f e m c a r r e g a do s n o s
r eg i s t r a d o r e s PC (p r o g r a l n c o u n t e r ) e p SW (p r o c e s s o r s t a t u s w o rd) , p o r o c a s i ão de u m t r a p o u
de u m a i n t e r r u p ção A t a b e l a po s s u i t a n t a s l i n ha s (e n t r a d a s ) qu a n to s s ão o s t r a p s e i n t e r r u pçö e s
Po s s ív e i s n o s i s t e m a N a c a r g a i n i c i a l (bo o t s t r a p ) , c a da e n t r a da da t a b e la é in i c i a l i z a d a c o m o
e n de r e ço a b s o l u t o d a r o t i n a d o k e r n e l c o r r e s p o n de n t e a e l a I s t o é p o s s fv e l p o r q u e o s v ár i o s
po n t o s d e e n t r a d a d o k e r n e t f i c a m e m e n de r e ço s f+x o s qu e s ão c o n he c i d o s de ant emi o
E m a r q u i t e t u r a s d e s s e t i p o é c o m u m q l i e o s r e g i s t r a d o r e s (d a i n t e r f a c e ) d o s d i s p o s i t i v o s
d e E / S s e j a m m a p e a d o s e m e n d e r e ç o s de m e m õD a T u do s e p a s s a c o m o s e c a d a d i s p o s i t i v o
t i v e s s e s e u s r e g i s t r a d o r e s (d e c o n za n d o
, 
d e d a d o s e d e e s t a d o ) r e p r e s e n t a d o s e m p o s i çõ e s f i x a s
da m e m ó r i a É a t r a v és d e o p e r a çõ e s d e e s c D t a e de le i t u r a n e s s a s p o s i çõ e s d e m e m ó r i a q u e s ão
r e a l i z a d a s a s o p e r a çõ e s d e E /S A ár e a d a m e m ó r i a c o r r e s p o n de n t e a e s s e m a p e a m e n t o é p e r d i d a .
n o s e n t i d o d e n ão p o d e r s e r u t i l i z a d a p o r p r o g r a m a s tO L I 00 ] 
P o r t a n t o
, 
a e x e c u ção e n t r a n o k e r n e t q u a n d o o c o r r e m t r a p s o u i n t e r r u p çõ e s N e s s a s
o c a s i õe s
, 
a c o n t e c e o s a l v a m e n t o a u t o m át i c o d o s c o n te údo s d o s r e g i s t r a do r e s PC e P SW n a p i l h a
d o p r o c e s s o e m e x e c u ç ão , e a c a r g a de n o v o s v a l o r e s n e s s e s d o i s r e g i s t r a d o r e s O v a l o r
c i u T e g a d o n o p r o g r a m c o u n t e r é o e n de r e ço de u m a r o t i n a d o k e r n e l e o v a l o r c a r r e g a do n o
r e g i s t r a d o r d e e s t a d o f a z c o m q u e a U C P p a s s e a t r a ba l h a r n o m o d o p r i v i l e g i a d o e c o m
i n t e r r u pçõ e s d e s a b i l i t a d a s
0 ke r n e t c o n tém a s s e g u i n te s 6 r o t i n a s (a l ém d e l a s , há m a i s u m a r o t i n a d e i n t e r r u pç ão
p a r a c a d a d is po s i t i v o d e E/S )
 m u t e xb eg i n
1 m u t e x e n d
 b l oc k
 w a k eu p
 (p)
1 s l i c e
1 d o l o (d i s p , o pe r a t i o n )
C o m e x c e ção d a r o t i n a s l i c e , q u e é a c io n a d a po r i n te iT u pçöe s , to d a s a s de m a i s s äo
a c io n a d a s po r " t r ap s " A s d u a s p r i m e i r a s s e r v e m pa r a i m pl e m e n t a r e x c l u s o m k t u a (m u t u a l
e x c tu s to n ) de r e g iö c s c r f t i c a s A s du a s s e g u in te s s e r v e m pa r a im p le m e n t a r c o m u n iç açäo e n t r e
p r o c e s s o s (o m e c a n i s m o p e r m i t e q u e u m p r o c e s s o s e blo q u e ie ù e s pe r a de u m s in a i de o u t r o
p r o c e s s o » A r o t i n a s l i c e u s a d a pa r a i m p le m e n t a r o s t im e s l i c e s da U C P (e s ta r o t in a r e c e be o
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6 8 s i s t e m a s o w a c i o 11a i s e p r o s r a m a çüo 
C o n c o r r e n te S s T o s c a n i , R S d e O l i v e i r a g Si 1ni
c o n t r o l e s e m p r e qu e a c o n te c e u m a i n te r r u pç
üo do r e lóg io ) A ú l t i r n a é u s a d a a pe n as pe loa
p r o c e s s o s d r i v e r s , e s e r v e pa r a a c io n a r o s 
d i s p o s i t i v o s de E/S
5 5 1 E s t r u t u r a s d e d a d o s d o k e r 1ze t
N o ke r n e l e x i s t i rrão a s s e gu in t e s e s t r u t u r a s de da do s : r e g i s t r o s 
de s c r i t o r e s de p r o c e s so s
, 
f i la e
p r o c e s s o s a p t o s e Fi l a de e x c l u s ão m ú tu a A s e gu i r e s t a s e s t r u t u r a s s
ão m e l ho r de t a l ha da s
R e g is t r o s d e s c r i t o r e s
N o ke r n e l e x i s t e u m r e g i s t r o de s c D [ o r pa r a c a da p r o c e s s o Su põ e s e qu e u m r e gi s t r o de scTi tor
c o n t e n h a o s s e g u i n t e s c a m po s
 p r o x c a mp o pa r a en c a d ea me n t o ( ind i ca o pr óx i mo r e g i st ro de s c r i tor da
f i l a e m qu e s e e n c o n t r a o p r o c e s s o )
* p r i o r p r i o r i d a d e do pr o c e s s o
- 1 o p r o c e s s o e s t á b l o q u e a d o (e x e c u t o u o pe r a ção b l o c k) ,
= o o p r o c e s s o e s tá a t i v o ,
n s e n > 0 o p r o c e s s o e s t á a t i v o e n ão v a i s e bl o qu e a r n a s
· r e g】 c a m po s pa r a s a l v a r o s r e g i s t r a d o r e s d a U C P (o ú l t i m o c a m po
é u s a do p a r a s a l v a r o r e g i s t r a do r SP , qu e i n d i c a o t o po d a
 r e g n J
 p r i na do pr oc e s s o) .
C o m o o s v a l o r e s do s r e g i s t r a do r e s PSw e pc s ão s a l v o s a u to m a t ic a m e n te n a pi lha do
p r o c e s s o , e le s n ão p r e c i s a m s e r s a l v o s n o r e g i s t r o de s c r i t o r
L i s t a d e p r o c e s s o s a p t o s (RL )
A l i s t a (o u f i l a ) de p r o c e s s o s a p to s é o r de n a d a de a c o r d o c o m a s p r i o r i d a de s do s p r o c e sso s Es ta
l i s t a é n o r m a l m e n te r e fe r id a po r R L (r e a dy t i s t ) p a r as i m pl i f ic a r o e s c a lo n a do r , fa z pa r te da P
L
u m de s c r i to r de p r o c e s s o c o m p r io r i da de m e n o r qu e a p r i o r i da de de qu a lq u e r pro c e s
s o úti l
(po r ta n t o , e s s e p r o c e s s o s ó r e c e be o p r o c e s s a do r qu a n do to do s o s de m a i s e s t o b lo qu e ado s ) E
sse
p r o c e s s o , de n o m i n a d o Id le
, 
(e m a f u n çao de ga s t a r o te m p o da UC p (s e u c ód i8o po de se f , P
Or
e x e m p l o , u m a ún i c a in s t r u ç ìio " ju m p * " , o n de " * " o e n de r e ço da p r óp r i a in s t r u ç o ) Co m o 
esse
p r o c e s so n u n c a s e b lo qu e ia , o e s c a lo n a do r n ao p r e c i s a s e p r e o c u p a r c o m a s i tu a ç o de 
RL v az ia 
F i l a d e e x c l m o m k t u a (m u l e x L )
Es ta f i l a é u s a d a pe l a s o pe r a çõe s m u r ex be g i n e m u t e x e n d pa r a e n c a de a r o s pr o c e s so s q
u e es
tão
e spe r a n do pa r a e n t r a r e m r c g i o c r f t i c a A l m da f i l a m u t e x L
, 
a s o pe r a çöe s u t i l i z a m u n
1a v ar
iável
, 
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Ca p f tu lo 5 U m H e m e l d e S i s te m a
- o n a B 69
bo o le a n a e m u s o
, q u e i n d i c a s e a l gu m p r o c e s s o e s t á e x e c u t a n do de n t r o de u m a r e g i ão c r f t i c a o u
n ão U m p r o c e s s o é i n s e Dd o n a f i la m u r e x L q u a n d o e l e e x e c u t a a o p e r a ção m u 1e x b e g ln e e m u s o
é t r u e V a l e o bs e r v a r q u e o s p r o c e s s o s b l o qu e a do s p o r o pe r a ção b l o c k n ão f i c a m e m f i l a i s t o
s e M v i s t o n a de s c r i ção d a s o pe r a çõ e s b l o c k e w a ke u p (p) 
A f i g u r a 5 I m o s t r a u m a p o s s fv e l s i t u a ção pa r a a s e s t r u tu r a s de d a d o s d o ke r n e l , p a r a
u m s i s t e m a c o m 6 p r o c e s s o s (i n c l u i n d o o p r o c e s s o id te de p r i o r i da de z e r o ) E x c e t u a n d o o
Pr o c e s s o q u e e s t á e m e x e c u ção , t o d o s o s d e m a i s te m n a s s u a s p i l h a s o s v a l o r e s d o s r e g i s t r a d o r e s
PSW e PC N a s i t u a ç ão m o s t r a d a
, 
u m p r o c e s s o e s t á e m e x e c u ção (a p o n t a d o p o r a 1u a t ) , d o i s
Pr o c e s s o s e s t ão n a f i l a m u t e x L
, 
u m p r o c e s s o e s tá b l o q u e a do p o r t e r e x e c u t a d o o p e r a ção b lo c k
(p r o c e s s o c o m s e m af - 1) e d o i s p r o c e s s o s ( in c l u i n d o o p r o c e s s o id te ) e s t ão n a r e a l i s t
p r o x 1 p r o x 1 - 1
pDo r = 8 p Do r = 5 p Do r 4 pDo r - 6 p r i o r - 2 p r i o r = O
s e m a f = O s e m a f= l s e m a fz o s e m a f = 1 s e m a f = O s e m a f = O
r e g l r e g l r e g l r e g l r e g l r e g l
(e x e c u t a n do ) Y r e a dy l i s t
f i la m u t e x L
FIg u r a 5 1 Es t r u t u r a s d e d a d o s d o k e r n e l
5
. 
5
. 
2 P r o c e d i m e n t o s d o k e r n e l
N o s a lg o r i t m o s a p r e s e n t a do s a s e g u i r , a t u a l s ign i f ic a o p r o c e s s o a tu a l A f r a s e s a lv a r e s t a d o d r
a 1BJa l s ig n i f i c a a r m a z e n a r o s v a l o r e s do s r e g i s t r a do r e s da U C P (c o m e x c e çko da PSW e do PC
q u e j á f o r a m s a l v o s n a p i l ha ) n o r e g i s t r o de s c r i t o r a p o n t a do po r t Bt u a l A f r a s e r e t i r a r a t u a l d a
RL s ign i f i c a r e m o v e r o p r i m e i r o r e g i s t r o de s c r i (o r da r èa dy l l rt e f a z e r a t u a l a po n ta r pa r a e s s e
de s c D t o r A f r a s e r e s t a u r a r e s t a d o d e a t u a l s ig n i f i c a c a r r e g a r o s r e g i s t r a do r e s da UC P c o m o s
/ §_
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7o s i s te m a s o pe r a c io n a i s e p ro g r a m a ® o C o n c o r r e n t e S S T o s c a n i , R S de O li v e i r a e A
. 
s
. W 1r inü
v a l o ï e s c o m s po n de n t e s a o p r o c e s s o a po n t a d o po r a t u a l
36 A n o t a ção " a bc (a t u a ly ' in dic a o
c o n t e úd o d o c a m p o a bc , do r e g i s t r o de s c r i t o r a p o n t a d o p o r a t u a t
m u t e x b e g i n
Sa l v a e s t a do de a t u a t
i f e m u s o t he n
i n s e r e a t u a l n a m u te x L
r e t i r a a t u a l d a R L
e l s e e m 1&so : = t r u e
R e s t a u r a e s t a do d e a t u a l
m u t e x e n d
S a l v a e s t a d o de a t u a t
i f m u t e x L v a z i a t h e n e m u s o : = f a l s e
e l s e { r e t i r a p d a m u t e x L
\t p r i o K p) » p r io r ( a t u a l) t he n
i n s e r e a t u a l n a R L
a t u a l - p
e l s e i n s e r e p n a R L
R e s t a u r a e s t a d o de a t u a l
b l o c k
Sa l v a e s t a do de a t u a l
Su b t r a i 1 d e s e m a j (a t u a l )
i f s e n 1M a t BJa t) = 1 t he n r e t i r a a t u a t d a R L
. 
R e s t a u r a e s t a d o d e a ru a t
w a k e u p (p )
Sa l v a e s t a do de a t B4a l
So m a I a s e m a Rp )
the n i f p r i o r (p ) > p r io r (a t u a l ) the n 
/ * P e s t a v a b l o qu e a do * /
in s e r e a l u a t n a RL
a t u a
e l s e i n s e r e p n a RL
Re s t a u r a e s t a do d e a l u a t 
/ * n üo f a z n a da * /
 
H , X ï ' l l , r esn (s n e a pd l e e x e c u tada a in « r u çl o RTl (R¢1v
k
§
) ;
l ·.
.
.
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fb!b
C a p í tu l o 5 U m Ker nel d e Si s te m a O pe r a c io n a l 7 1
sl i ce
Sa l v a e s t a d o d e a t u a l
I n s e r e a t u a l n a R L
R e t i r a a u 4a l d a R L
R e s t a u r a e s t a d o d e a t u a l
d o l o (d is p l o p e r a t i o n )
i f a t u a l * d r i v e r (d i s p ) / * a c e s s o i l e g a l ' " /
t h e n d e s t r ó i a t u a l
e l s e { Sa l v a e s t a d o d e a t u a l / * a t u a l é o d r i v e r * /
S t a r t i o (d i s p , o p e r a t i o n ) / * a c i o n a o d i s p o s i t i v o * /
R e t i r a a l t Ba l d a R L
R e s t a u r a e s t a d o d e a t u a l / * p a s s a a d i a n t e a U C P * /
O B SE R V A ÇÕE S I
 A l ém
 da s 6 ro t i na s ac i ma ,
 v a i ha v e r ma i s um a ro t i na de i nt er r u p ç ão pa r a ca d a di spo s i t i vo
e u m p r o c e d i m e n t o d e n o m i n a d o St a r ï 0o , c o n fo r m e é e x p l i c a d o a b a i x o
 N ã o
 ex i st e p r oc e d i me n t o c o r r e s p on d e n t e a o es c a l on a d o r ; o es c a l on a d o r es t á di st r i bu í do
n a s v ár i a s r o t i n a s d o k e r n e l
* A r o t i n a s l i c e p o d e r i a s e r m a i s e f i c i e n t e s e l e v a s s e e m c o n t a q u e n ão h á t r o c a d e U C P
q u a n d o a t u a l é m a i s p Do r i t ár i o q u e o p Dm e i r o p r o c e s s o d a R L
 A
 r o t i na d o l o só po d e s e r c h a ma d a p o r u m d r i ve r . u a ú n i ca f i na l i da d e é ac i on a r o
d i s p o s i t i v o d e E /S p a r a o d r i v e r (p o i s i s t o p r e c i s a s e r fe i t o n o m o d o p r i v i l e g i a d o ) , o q u e é
fe i t o p e l o p r o c e d i m e n t o p o l i v a l e n t e Sl a r t l o
37
 Q u a n d o um dr i ve r ch ama do l o, e l
e
 pe r de a UC P . ret or no pa r a o dr i ve r é f ei to a par t i r
d a r o t i n a q u e t r a t a d a i n t e r r u pção d o d is p o s
i t i v o
, 
c o n f o r m e é m o s tm d o a s e g u i rd e v i c e l n t e r r u p t 
/ * u m a r o t i n a pa r a c a d a d i spo s i t i v o * /
Sa l v a e s t a d o de a t u a l
I n s e r e a 1u a t n a R L
a 1u a l : = dD v e r d o d i s p o s i t i v o /
* f a z a f u a 1 a po n t a r pa r a o d r iv e r * /
s l a 1u s 1n jb (a 1u a l ) : = s ta t u s do d i s po s i t i v o : / * c o p i a o s t a t u s do d i s po s i t i v o n o .
c a m po s l a l u s h db do de sc D t o r ;
do dD v e r * /
Re s t a u r a e s t a d o de a t u a l / 
* c o n t r o le v a i pa r a o dr i v e r * /
a? Su pð c i e qu e o p r o c e d i m e n t o Sta n 1o s e ja c a pa z de a c io n a r q u a lqu e r d i spo s i t i v o do E/S do c o m pu t ado r Es t e
ac i o n a m e n 1o fe i t o a t r a v 1 d o 1 r eg i1 t r a do r e a da in te r fa c e do d ispo r l t i v o tO L I 00】 e 1e u de t a l ha m c n t o f o ge do
desH m o
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72 s i s te m a s o pe r a c io n a i s - a m a çäo Co n c o r r e n t e S S T o s c a n i , R S de O l i v e i r a e 4
. 
s c ar ig 1nj
O B SE R V A ÇÔES 2
 A s
 r ot i na s de i nt er r up ç ão r e s i de m em po s i çõe s f ixa s e co n h ec i da s do ker n e l . o ' " asi äo
da i n ic i a l iz a ç ão d o s i s te m a , o s e n d e r e ço s de s s a s r o t i n a s s ão c o l o c a do s n as m t r adai
c o n e s p o n d e n t e s d a t ab e l a d e i n te r r u pção
* C a d a r o t i n a d e i n t e r r u pção c o n he c e (e s t á l ig a d a c o m ) o de s c r i t o r d o d r i v e r qu e lhe
c o m e s p o n de ( l i n h a 3 d o c ód ig o a c i m a ) 
 S u p õe - e q u e o s r eg i st ros d es c r i t or es c o n t en h am u m c a mp o a d i ci on a l , d enomnado
s r a 1u s 1r
./b E s t e c a m p o n ão fo i r e f e r i d o a n te r i o r m e n t e , 
38 
p o r m o t i v o de s i m p l ic ida de
5
. 
5 3 0 s d r i v e r s d e E IS
C o n f o r m e j á r e f e r i d o
, 
o s p r o c e s s o s c o n t r o l a d o r e s d e d i s p o s i t i v o s (d r i v e r s d e E /S) s ão igu a i s a o s
d e m a i s p r o c e s s o s d o s i s t e m a C o n t u d o , p a r a o b t e r m e l h o r d e s e m p e n h o , o d r i v e r de u m
d i s p o s i t i v o d e v e r e c e b e r p r e f e r ên c i a de e x e c u ção a p ó s u m a i n t e r r u pç ão d o s e u d i s po s i t i v o
A c o m u n i c a ção e n t r e p r o c e s s o s d e u s u ár io e d r i v e r s r q u e r o u s o d e a l g u m p r o to c o lo
U r r 1a p o s s í v e l f o r m a d e c o m u n i c a ção é a p r e s e n t a d a a s e g u i r D a d o u m d i s p o s i t i v o d isp , v a m o s
s u p o r q u e d r i v e r (d is p ) s e j a o r e g i s t r o d e s c r i t o r d o d r i v e r d o d i s p o s i t i v o d i s p e q u e r e qs e r v (disp)
s e j a a f i l a d e r e q u i s i çãe s d e E /S d e s s e d i s p o s i t i v o (c a d a d i s p o s i t i v o d p o s s u i u m a f i l a de
r e q u i s i çõ e s i n d ic a d a p o r r e q s e r v (d ))
V a m o s s u p o r q u e a s f i l a s d e pe d i do s d e E /S s e j a m f o r m a d a s p o r n o d o s c o m a s s e gu in tes
i n f o r m a ç õ e s
 p r o x c a mp o pa r a en c a d e a me n t o do no d o na f i la
 p
 i den t i f i ca ç ão do pr oc e s s o qu e es t á so l i ci tan d o o ser v i ço
' o p o pe r a ção de E/S a s e r e x e c u t a d a
 b u f
 b u û er a se r ut i l i za d o
 na
 op e r aç ão de E/ S
 p a r p a r âme t ros pa r a ex e c u ç o da op e r aç ão
Pa r a c o l o c a r u m p e dido n a f 1l a do d i s po s i t i v o d e e s pe r a r pe lo r e s u l ta do , v a m
o s st1por
q u e o s i s te m a o fe r eç a u m a f u n ção de n o m i n a d a i o Re qu e s 1, a q u a l r e c e be c o m o a r gu
n r e n to s 
as
i n fo r m a ç Me s d , o p , bu l e p a r e , n o f i n a l da o pe r a ção , d e v o l v e a i n f o r m a çao s l a l u s l n j i? , in ic
ando
s e o c o lT e u e iT o o u ni o O p r o c e s s o de u s u ár io s i m p le s m e n te c ha m a a f u n ç o 
i o Rt qtBt s
t
,
f or necendo o s p a r âm e t r o s n e c e s s ár i o s pa r a a o pe r a çüo A f u n ç o b l o q u e ia o p r o c e
s so a té qu
c a
o pe r a ção s e j a c o n c l u fd a , c o n fo r m e é m o s t r a do a s e g u i r
t a i s c o m o n ú m e r o (in i c o do p r o c e s s o (p 1d) , ide n t i f i c a çao do pr o c e s s o pa i , m e m d Da u t i l i z a da pe lo pr oc
esso '
罗
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C a p f t u l o 5 U m H em e l d e Si s te m a O p e r a c i o n a l 7 3
R e q u is i ç ã o d e E /S p a r a u 1n d l s p o s i t l v o d
(E x e c u t a do p o r u m p r o c e s s o d e u s u ár i o )
s l a t u s = i o R e q u e s t (d
. 
o p , b u f , par i
t e s t a s t a t u s p a r a v e r s e o c o r r e u e r r o
ì $ 
A f u n ção i o R e q u e s t m o n t a u m n o d o q u e d e s c r e v e o s e r v iço , e n c a d e i a e s s e n o do n a f i l a do
d i s p o s i t i v o e b l o q u e i a o c a l l e r
, 
c o n f o r m e é e s q u e m a t i z a do a s e g u i r
1nç o i o R e q u e s
P r e p a r a n o d o qu e d e s c r e v e a o p e r a ç ão
(o n o d o i n f o r m a a t u a l
, q u e é o p r o c e s s o de u s u ár i o , m a i s o p , b u f e p a r )
m u t e x b e g i n
e n c a d e i a n o d o n a f i l a r e q s e r v (d )
m u t e x e n d
w a k e u p (d r i v e r m )
b l o c k / * b l o q u e i a a t u a l * /
r e tu m (s t a t u s 1n fo (a t u a 1D
O e s q u e l e t o d e u m c o n t r o l a d o r d e d i s p o s i t i v o é m o s t r a d o a s e g u i r
D r i v e r d o d i s p o s i t i v o d is p
D e c l a r a ç ã o d a s v a r iá v e i s l o c a i s d o dr i ver
l o o p
b l o c k
m u t e x b e g i n
r e m o v e n o d o c o m p e d id o da f i l a r e qs e r v (d i s p )
m u t e x e n d
o b tém d a do s d o pe d ido /
* i é
, P , o p , b e p a r * /
o p e r a t io n : - f lo p , b u l , p a r ) ; / 
* m o n t a a o pe r a ç i io , q u e é u m a
f u n ção de o p , b f e p a r * /
d o 1o (d i s p , o p e r a ¢io n ) l
* t r a p * i
/ * 0 c o n t r o l e v o l t a p a r a c á q u a n do t e r m i n a a o pe r a ç îio
O e s t a d o d o d i s p o s i t i v o é de v o l v ido n o c a m p o s t a 1u s
1n /o do d r i v e r * /
s t a 1u s l w (p ) : = St a1usl o (a t u a l ) ; 
/ * de s b lo q u e la o pr o c e s s o de u s u ór i o
/ * c o p i a s l a l u s n o de s c r i t o r do u s u ár i o 
* /
w a k e u p (P ) 
bl o q u e a do n a f u n ç o io Re qu e s t 
* /
e n d lo o p
N o r m a l m e n t e , o s d r i v e r s d o s d i s po s i t i v o s e x e c u t a m a pe n a
s o pe r açð e s b ti s ic a s , do t ipo
le r u m c a r a c t e r e do te c l a do , po s ic io n a r o b r a ço do d i s c o , le r u m s e
to r do d i s c o
, 
e tc Ope r a çõe s
Ba
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74 s i s t e m a s
-
e p r o 吕 r a m a çüo Co n c o r r e n te S S T o s c a n i , R S de O l i r a s Ma i
m a i s c o m p le x a s c o m o " a b r i r o a r q u i v o A " o u
" le r o p r ó x i m o r e g i s t r o lóg i c o do a r qu i v o p '
, 18o
e x e c u t a d a s p o r r o t i n a s d o s i s t e m a de a r qu i v o s , a s qu a i s a c i o n a m o s d r i v e r s pa r a a s a çöe s bás ic as
n e c e s sár i a s 39
5 5
. 
4 0 b s e r v a çõe s s o b r e o k e r n e l
Na i n ic i a l i z a ção d o s i s t e m a o p e r a c io n a l (c a r ga i n i c ia l) , o ker nel é c a r r e g a do , s u a s e s t r u tu r as säo
i n i c i a l i z a d a s
, 
o s p r o c e s s o s d o SO s ão c a r r e ga do s e s e u s de s c r i t o r e s s ão e n c a de a do s n a RL Da í
p a r a a f r e n t e o c o n t r o l e :i c a c o m o s p r o c e s s o s d o SO , qu e pa s s a m a a t e n de r a s r e q u is içõe s do s
u s u ár i o s
N o s a m b i e n t e s d e p r o g r a m a ção de s t i n a do s à c o n s t r u ção de s i s te m a s o pe r a c i o n a i s
, 
o
k e m e t n o r m a l m e n t e e s t á " c a s a do " c o m u m a l i n gu a g e m d e p r o g r a m a ção c o n c o r r e n te po r
e x e r n p l o , n o s i s t e m a Pa s c a l C o n c o r r e n t e [B R I 7 7 ]
, 
o c ód i g o g e r a d o p e lo c o m pi l a do r faz
c h a m a d a s p a r a a s r o t i n a s d o k e r n e l N e s s e c a s o
, 
o k e r 1?e t e s t á p r o n t o e a l i n g u a ge m de
p r o g r a m a ção p e r m i t e q u e o p r o g r a m a d o r c h a m e d i r e t a m e n t e a s r o t i n a s d o m e s m o I s t o é
, 
o
c o m p i l a d o r d a l i n g u a g e m g e r a c ó d i g o e x e c u t áv e l c o m c h a m a d a s (t r a p s ) p a r a a s r o t i n a s do
ke r n e l E m t e m B»o d e e x e c u ção , o s o f t w a r e qu e s e t e m n a m e m ó r i a d o c o m p u t a d o r é o ke r n e l do
S O a u m e n t a do c o m o p r o g r a m a e s c r i t o p e l o u s u ár i o (s u p o s t a m e n t e u m p r o je t i s t a de SO ) É e s te
p r o g r a m a q u e i m p l e m e n t a o c o n j u n t o de p r o c e s s o s q u e i r á g e r e n c i a r o f u n c i o n a m e n t o d o s i s te m a
( i s t o é
, 
é e s t e p r o g r a m a m a i s o k e r n e l q u e fo r m a m o SO )
Qu a n t o m a i s a de q u a d a a a r q u i te t u r a d o c o m p u t a d o r , m a i s s i m p l e s e e l e g a n t e po de s e r o
k e r n e l Qu a n t o m a i s s o f i s t ic a do o SO q u e o k e r n e l te m q u e s u po r t a r , m a i s c o m p le x o é o ke r n e l
P o r e x e m p l o , e m s i s te m a s de g r a n d e po r t e , o ke r n e l d e v e i n c lu i r f u n çMe s p a r a a u x i l i a r n as pa r te s
d e p r o t e ç ão , c o n t a b i l i z a ção de s e r v i ço s e ge r ên c i a d e m e m ó r i a e m s i s t e m a s d i s t r ibu fdo s , o
Jlce r n e l de v e p r o v e r f u n çõe s pa r a c o m u n i c a çäo r e m o t a e r e c u pe r a ção de f a l ha s
A s f u n çMe s do ke r n e l po de m s e r i m p l e m e n t a da s po r s o f t w a r e (n o r m a l m e n te e m
l i n g u a g e m de m o n ta ge m ) , ß r r?ï w a r e (m i c r o p r o g r a m a ç o ) o u ha r dw a r e Qu a n do im p le m e n tadas
po r ß r m w a r e o u h a i . Dw a r e , te m s e a v a n ta ge m da c o m u n ic a ç o e n t r e p r o c e s s o s (o u e n ° e
p r o c e s s o s e d i s po s i t i v o s ) s e r r áp i da e e f i c ie n te A lém d is s o
, 
te m s e a v a n t a ge m e s t r u tu r a
l das
i n te r r u pçõe s s e t o m a r e m in v i s fv e is a o s m ód u lo s de s o f t w a r e
, 
o q u e s i m pl i f i c a o pr ci c to ¢ 
a
i m p l e m e n t a ção d o s i s te m a
o ke r n e l a q u i a p r e s e n ta do s u pöe qu e o s p r o c e s s o s s e j a m c r i a do s c s t a t ic a m n te Is
to
s ig n i f i c a q u e o s i s te m a o pe r a c io n a l a s s o c ia do a e s te ke r n e l s e r á fo r m a do po r u m n úm e r o 
f ix o do
p r o c e s s o s Pa r a pe r m i t i r c r i a ção e de s t r u iç o d in àm ic a de p r o c e s s o s , o ke r n e l de v e im p
le m en t ar
39 u t ï 1a o pe r a ç1o de E/S po de r e q u e r e r a e x e c u çao de m i l ha r e s de in s t r u çö e s d e m aqu in a po r e x e m p
lo
u m r e g is t Fo lóg ic o e m d i s c o e n v o l v e a s egu in te s e quën c ia : po s ic i o n a m e n t o do c a be ço re de le i t u r a /gr a
o c i l i n d r o a s e r a c e s s a do (s e e k )
, po s i c io n a m e n to do c a bç ço te d e le i t u r a/g r a v a çao s o b r e s e t o f a 
s c f ac e
ssa 
(m t a t io n a l de la y ) , le i tu r a do s e t o r , v eD fi c a çao da le i t u r a
, 
s e pa r a çao de r e g i s t r o lós i c o e t c
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-
5 U m K e r n e l d e S /s te m a O pe r a c io n a l 75
f u n çð e s d o t i p o Jb r k
, j o i n e q u i t o u fu n çö e s m a i s s o fi s t i c a d a s do t ipo c r e a 1e p r o c e s s (p )
,d e s r r o y p r o c e s s (l d ) , s BBsp e n d p r o c e s s u d ) e a c t i v a l e p r o c e s s u d) E m bo r a s e j a m m a i s s o f i s t i c a da s
,
e s ta s ú l t i m a s f u n çö e s n ão s ão d i f l c e i s de i m p le m e n t a r p o r e x e m p lo , n a f u n ç /1o c r e a t e p r o c e s s (p )
,
o a r gu r n e n t o e s p e c i f i c a u m p r o c e d i m e n t o qu e i m p le m e n t a o c ódigo d o p r o c e s s D , e o v a l o r
r et or nado é u m p o n t e i r o p a r a o r e g i s t r o de s c D t o r do p r o c e s s o c r i a do po r o u t r o l a do
, 
o
p r o c e d i m e n t o d e s t r o yp r o c e s s (1d )
, 
de s t r ói o p r o c e s s o c u ja i de n t i f i c a ção é l d e l ibe r a s e u s r e c u r s o s
( in c l u s i v e o r e g i s t r o d e s c D t o r )
5 5 5 0 k e r n e l d o s i s t e m a V 4
O u s u ár i o d a l i n g u a g e m V a l e 4 p o d e v e r o s i s t e m a V 4 c o m o s e fo s s e fo r m a do p o r u m a
l i n g u a g e m d e p r o g r a m a ç ão c a s a d a c o m u m k e r n e l d e SO
, 
c o n f o r m e f o i e x p l i c a d o n a s e ção
a n t e r i o r V i r t u a l m e n t e
, 
t u d o s e p a s s a c o m o s e o c ód i g o o bj e t o g e r a d o p e l o c o m p i l a d o r W f i z e s s e
c h a m a d a s p a r a u m k e r n e t de S O C o n t u d o
, 
o a m b i e n t e d e e x e c u ção d o s i s t e m a V 4 é d i fe r e n te
T r a t a s e d e u m a m b i e n t e i m p l e m e n t a d o a t r a v és d a s i m u l a ção d e u m a m áq u i n a v i r t u a l
4 o O
" h a r d w a r e " de s s a m áq u i n a é c a p a z de e x e c u t a r di r e t a m e n t e a s o p e r a çõ e s m u t e x b e g i n / e n d ,
b l o c k / w a ke u p (p ) e a s d e m a i s f u n çõ e s p r i m i t i v a s u t i l i z a d a s n a l i n g u a g e m É c o m o s e o s
a te n d i m e n t o s d o s t r a p s e d a s i n t e r r u pçõ e s d o s i s te m a f o s s e m f e i t o s d i r e t a m e n te p e l o h a r d w a r e
(o u p r m w a r e ) d a m áq u i n a , s ó q u e e s s a m áq u i n a é v i r t u a l
5
. 
6 E X E R C I C l O S
E x e r c f c i o 5 1 E x p l iq u e r e s u m i d a m e n t e o q u e é u m k e r n e t d e s i s t e m a o p e r a c i o n a l ?
E x e r c :c i o 5 2 M o s t r e c o m o s e r i a a i m p l e m e n t a ção da s f u n çõ e s p r i m i t i v a s p e g a ( r ) e de v o l v e (r )
n o ke r n e l d e u m SO Se n do r u m r e c u r s o , P u m p r o c e s s o , e m u s o (r ) u m a v a r i áv e l b o o le a n a
a s s o c i a d a a r
, 
e ß ta (r ) a f i l a de pr o c e s s o s a g u a r d a n do pe lo r e c w s o r , a s p D lTri t i v a s s ão de f i n ida s
i n f o r m a l m e n t e d a s e g u i n te m a n e i r a
p e g a (+) de v o l v e (r )
i f e m u s o (r ) i f Tì ta(r ) v a z ia
the n { c o l o c a p n a ß Ba ( r ) ; t he n e m u s o (r ) : = f a l s e
b l o q u e i a p r o c e s s o P e
l s e { r e t i r a P de j ì la (r )
a t i v a p
e l s e e m o (r ) : = t r u e
E x e r c f c i o 5
. 
3 M o s t r e c o m o po d e r i a s e r f e i t a a i m p le m e n t a ç iïo da s f u n çõe s c r e a t e p r o c e s s (P) ,
de s t r o y p r o c e s s ( ïd ) , s u s p e n dp r o c e s s (Bd ) e a c ï i v a Be p r o c e s s (Bd ) A ç ï e s c e n \ e n o v o s c a m p o s a o s
r e g i s t r o s d e s c D to r e s , s e n e c e s s ár i o
4o O s is t e m a W é fo r m a d o p o r do i s c o m po n e n te s : u m c o m p i la d o r qu e ge l a c ód
i8o pa r a u m a m & qu in a v i r t u a l e u m
a i m u 1a d o r pa r a e s s a m áqu in a
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