# Introdução à Computação # Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS (Arquitetura do SO, Processos e Memória) Prof. Leinylson Fontinele Pereira
# Introdução à Computação #
Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS
(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Prof. Leinylson Fontinele Pereira
Na aula anterior...
SISTEMAS OPERACIONAIS# Arquitetura do SO
# Processos
# Memória
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
O que vamos aprender?
SISTEMAS OPERACIONAIS# Arquitetura do SO
# Processos e Memória
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Visão Geral
11:44 4I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Visão do Sistema Operacional
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
programadorese analistas
memória discos
UCP
Usuários
Hardware
Sistema OperacionalSistema Operacional
fitas
impressoras monitores
programas,sistemas eaplicativos
usuários
Máquina de Níveis
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
H a r d w a r e
Siste m a O p e r a ci o n a l
u su á r i o sUtilitários
Circuitos Eletrônicos
Microprogramação
Linguagem de Máquina
Sistema Operacional
Aplicativos
Histórico
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Processamento
Processamento
Processamento
(a)
(b)
(c)
fita de entrada
fita de entrada
cartões perfurados
fita de saída
relatórios
fita de saída
job 2
job n
relatório 1
relatório 2
relatório n
job 1
Tipos de Sistemas Operacionais
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Tipos deSistemas Operacionais
SistemasMonoprogramáveis/
Monotarefa
Sistemascom MúltiplosProcessadores
SistemasMultiprogramáveis/
Multitarefa
Sistemas Monoprogramáveis
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
MemóriaPrincipal
Dispositivosde E/ S
UCPprograma/
tarefa
Sistemas Monoprogramáveis
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Sistemas Multiprogramáveis
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
MemóriaPrincipal
Dispositivosde E/ S
UCPprograma/
tarefaprograma/
tarefa
programa/tarefa
programa/tarefa
programa/tarefa
Sistemas Multiprogramáveis
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Sistemas Multiprogramáveis
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
SistemasMultiprogramáveis/
tarefaMulti
SistemasBatch
Sistemas deTempo Real
Sistemas deTempo Compartilhado
Sistemas Multiprogramáveis
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Sistemas Fortemente Acoplados
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
UCP UCPMemóriaPrincipal
Dispositivosde E/ S
Dispositivosde E/ S
Sistemas Fracamente Acoplados
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
UCP UCP
MemóriaPrincipal
MemóriaPrincipal
Dispositivosde E/ S
link de comunicação
Dispositivosde E/ S
Processos
11:44 17I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Definição de Processo
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Na Informática, é um programa de computador em execução.
Em Sistemas Operacionais, processo é um módulo executável único, quecorre concorrentemente com outros módulos executáveis.
Por exemplo, em um ambiente multitarefa que suporta processos, umprocessador de texto, um navegador e um sistema de banco de dadossão processos separados que podem rodar concomitantemente.
Estados de Processos
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Estados de Processos
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Não-SubmetidoÉ o processo que ainda não está submetido a CPU, está nas mãos do usuário." Até onde interessa ao sistemas ele não existe, porque o usuário ainda não o submeteu.Ele é simplesmente apresentado como sendo o primeiro passo na vida de um processo. O Sistema Operacional, naturalmente, não reconhece esse estado.[1] ". Pode porexemplo, ser um arquivo executável que está armazenado no HD.
SuspensoÉ o processo que já foi submetido, porém permanece suspenso até que o horário ou evento programado ao usuário venha acontecer. Processo suspenso é aquele queesta no aguarde de uma entrada de dados.
ProntoO processo já foi submetido e está pronto para receber a CPU, porém ainda aguarda o escalonador de processos para ter controle da CPU. Processos que estãoesperando E/S não se aplicam a esse estado.
ExecutandoA execução propriamente dita. O código está sendo processado. Se ocorrer durante a execução uma requisição de E/S o processo é colocado no estado de espera e outroprocesso da fila de prontos poderá então concorrer a CPU.
EsperaÉ o processo que foi colocado na fila de espera de E/S devido ao processador de E/S ser mais lento que a CPU principal. O processo tornaria a CPU mais escrava dele senão houvesse esse estado, pois como ele não está concorrendo à CPU ao executar um E/S, pode-se então colocá-lo no estado de espera para que os demais processos doestado pronto possam concorrer a CPU.
Completo
Neste estado temos a finalização do processo.
Sincronização e Comunicação entre Processos
11:44 21I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Sincronização e Comunicação
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Processogravador
Processoleitor
dado
Sincronização
leitu
ragravação
Buffer
Concorrência em Programas
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Processoprincipal
Processoprincipal
Processo 1 Processo 2 Processo n
PARBEGIN
Comando_1;
Comando_2;
.
.
Comando_n;
PAREND
Concorrência em Programas
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Processoprincipal
Processoprincipal
Processo 1 Processo 2 Processo n
PARBEGIN
Comando_1;
Comando_2;
.
.
Comando_n;
PAREND
Utilização do Semáforo Binário na Exclusão Mútua
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Fila de esperade processos
Processo acessaa região crítica
Processo deseja entrarna região crítica
DO
WN
(S=0)
DO
WN
(S>0)
UP (S) - processo saida região crítica
Libera processoda fila de espera
Transmissão de Mensagem
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Processotransmissor
Processoreceptor
SEND RECEIVE
Canal de comunicação
Comunicação Direta
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Processo A Processo B
Comunicação Indireta
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Processo A Processo B
Mailboxou Port
Deadlock
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Recurso 2 Recurso 1
Processo A
Processo B
Processo Asolicita oRecurso 2
Recurso 1alocado aoProcesso A
Recurso 2alocado aoProcesso B
Processo Bsolicita oRecurso 1
Gerência de Memória
11:44 30I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Alocação Contígua Simples
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
M e m ó r ia Pr in cip a l
Sist e m aO p e r a c io n a l
Á r e a p a r ap r o g r a m a
Alocação Contígua Simples
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Memória Principal
RegistradorSistema
Operacional
Área paraprograma
M e m ó r ia Pr in cip a l
Sist e m aO p e r a c io n a l
Pr o g r a m ad o u su á r io
Á r e a l i v r e
Alocação Particionada Estática
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Memória Principal
Sistema Operacional
2 Kb
5 Kb
8 Kb
Partição 1Partição
Tabela de partições
Tamanho
1 2 Kb
2 5 Kb
3 8 Kb
Partição 2
Partição 3Programas a serem executados:
AE
3 Kb
D
6 Kb
C
1 Kb
B
4 Kb 2 Kb
Alocação Particionada Estática Absoluta
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Memória Principal
Sistema Operacional
2 Kb
5 Kb
8 Kb
Partição 1
Partição 2
Partição 3
A
B
D
C
E
3 Kb
6 Kb
1 Kb
4 Kb
2 Kb
Alocação Particionada Estática Relocável
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Memória Principal
Sistema Operacional
2 Kb
5 Kb
8 Kb
Programa C
Programa A
Programa B
ED
6 Kb 3 Kb
Tabela de Alocação de Partições
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Memória Principal
Sistema Operacional
1
2
3
Programa C
Área livre
Programa B
Partição Tamanho Livre
1 2 Kb Não
2 5 Kb Sim
3 8 Kb Não
Proteção na Alocação Particionada
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Memória Principal
Sistema Operacional Endereço inicial
Endereço final
Fragmentação Interna
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Memória Principal
Sistema Operacional
1 Kb
3 Kb
5 Kb
Programa C
Programa A
Programa E
BD
6 Kb 4 Kb
Alocação Particionada Dinâmica
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Memória PrincipalMemória Principal
Sistema OperacionalSistema Operacional
4 Kb
1 Kb
3 Kb
5 Kb
2 Kb
15 Kb
Programa C
Programa B
Programa A
Programa E
BA
2 Kb
E
3 Kb
C
1 Kb 4 Kb
Fragmentação Externa
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Memória Principal
Sistema Operacional
4 Kb
3 Kb
5 Kb
Programa C
Programa A
D
6 Kb
Solução para a Fragmentação Externa
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Memória PrincipalMemória Principal
Sistema OperacionalSistema Operacional
8 Kb
4 Kb
3 Kb
5 Kb5 Kb
Programa C
Programa APrograma A
Solução para a Fragmentação Externa
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Memória PrincipalMemória Principal
Sistema Operacional
Relocação
Sistema Operacional
4 Kb
3 Kb
12 Kb
5 Kb
Programa C
Programa C
Programa A
Programa A
Lista de Áreas Livres
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Memória Principal
Sistema Operacional
4 Kb
3 Kb
5 Kb
Programa C
Programa A
Áreas livresÁrea livre 1
Área livre 2
Área livre 3
Tamanho
1 4 Kb
2 5 Kb
3 3 Kb
Algoritmos de Escolha: Best-Fit
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Memória Principal
Sistema Operacional
4 Kb
3 Kb
5 Kb
Programa C
Programa A
F
1 Kb
Sistema Operacional
2 Kb
Programa C
Programa F
Programa A
Área livre
(a) Best-fit
Algoritmos de Escolha: Worst-Fit
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Memória Principal
Sistema Operacional
4 Kb
3 Kb
5 Kb
Programa C
Programa A
F
1 Kb
(b) Worst-fit
Sistema Operacional
4 Kb
Programa C
Programa A
Área livre
Programa F
Algoritmos de Escolha: First-Fit
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Memória Principal
Sistema Operacional
4 Kb
3 Kb
5 Kb
Programa C
Programa A
F
1 Kb
Sistema Operacional
3 Kb
Programa C
Programa A
Área livre
Programa F
(c) First
-fit
Desfragmentação
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Processo de eliminação dafragmentação de dados de umsistema de arquivos.
A eliminação de fragmentação éfeita reordenando o espaço dearmazenamento, fazendo com quetodo arquivo esteja armazenado deforma contígua e ordenada, etambém criando espaços livrescontínuos
Gerência de Memória Virtual
11:44 49I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Espaço de Endereçamento Virtual
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Endereço Físico
500
501
502
503
504
.
.
.
599
VET [1]
VET [2]
VET [3]
VET [4]
VET [5]
.
.
.
.
.
.
VET [100]
Espaço de endereçamento virtual e real
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Esp
aço
de e
nd
ere
ça
me
nto
vir
tua
l
Esp
aço
de e
nd
ere
çam
en
to r
ea
l
Endereço virtual 0
Endereço virtual 1
Endereço virtual 2
Endereço virtual 3
Endereço virtual 4
Endereço virtual 5
.
.
.
Endereço virtual V
Endereço real 0
Endereço real 1
Endereço real 2
Endereço real 3
.
.
.
Endereço real R
Mapeamento
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Memória Virtual
Memória Principal
Mapeamento
.
.
.
.
.
.
Tabela de mapeamento
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Processo A
Espaço deendereçamento
virtual de A
Endereço virtual 1
.
.
.
Tabela demapeamento
de A
Espaço deendereçamento
virtual de B
Endereço virtual 1
.
.
.
Tabela demapeamento
de B
Processo B
Memória Principal
Memória Virtual por Paginação
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Memória Virtual
.
.
.
.
Página virtual 0
Página virtual 1
Página virtual 2
Página virtual V
Tabela depáginas
ETP
Memória Principal
Memória Secundária
.
.
.
Página real 0
Página real 1
Página real R
Tradução do endereço virtual
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Página virtual
Deslocamento
Endereço virtual
Desloc.NPV
End. do frame
ETP
Tabela de páginas
End. do frame Desloc.
Frame
Deslocamento
Endereço físico
Tradução do endereço virtual
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Mecanismo de tradução
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Endereço virtual
Tabela de páginas
Bit de validade
0
Memória Principal
Memória secundária
Page fault
Tabela de páginas
Bit de validade
1
Memória Principal
Memória secundária
Page in
Políticas de Substituição de Páginas
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Memória Principal
Arquivo depaginação
Page out
Page in
Proteção de Memória
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
LGEndereço da
página/segmento
Bits de proteção
Proteção de Memória
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Descrição
Sem acessoAcesso de leitura
Acesso para leitura/gravação
LG
001011
Sistema de Arquivos
11:44 61I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Diretórios
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IdentificaçãoProteção
OrganizaçãoLocalização
Atributos
Diretórios Arquivos
Diretórios
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Usuário1
Usuário2
Usuário3
Usuárion
Arquivo1
Arquivo2
Arquivo3
Arquivo1
Arquivo1
Arquivo2
Arquivo3
User File Directory(UFD)
Arquivos
Diretórios
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Usuário1
Usuário2
Usuário3
Usuárion
Diretório Raiz
Diretório1
Diretório2
Arquivo1
Arquivo1
Diretório1
Arquivo1
Arquivo2
Arquivo1
Arquivo2
Arquivo1
Arquivo1
Arquivo2
Diretórios
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Path de um arquivo
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Disco C:/
IvanIvanCarlos Paulo
Teste Pessoal
Soma.exe
Estrutura de diretórios: Unix
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/
/ bin / dev / etc / lib / usr / tmp
/ machado/ maia
livro.txt prog.for
Alocação Contígua
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0 1 2
3 4 5
6 7 8
9 10 11
12 13 14
Arquivo Bloco
A. TXT 4
B. TXT 10
C. TXT 13
3
1
2
Extensão
Alocação Encadeada
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Início
0 1 2
3 4 5
6 7 8
9 10 11
12 13 14
Arquivo Bloco
A.TXT 6
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
Alocação Indexada
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
0 1 2
3 4 5
6 7 8
9 10 11
12 13 14
Bloco deíndice
310117
Grupos de Usuário
11:44I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
DADOS.TXT
Owner
Group
All
LeituraEscrita
ExecuçãoEliminação
Leitura
Lista de Controle de Acesso
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Usuário: MaiaAcesso: Leitura + Escrita
Usuário: MachadoAcesso: Leitura
Usuário: MaiaAcesso: Leitura + Escrita + Execução
Usuário: MachadoAcesso: Eliminação
Como ficou o disco após a desfragmentação?
11:44 73I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Prática com Processos
11:44 74I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Material: https://sites.google.com/site/leinylsonuespi
11:44
Aula baseada no material de:
Arquitetura de Sistemas Operacionais, Francis BerengerMachado / Luiz Paulo Maia
I.C.C.: Aula 05 - SISTEMAS OPERACIONAIS(Arquitetura do SO, Processos e Memória)
Nesta aula aprendemos...
SISTEMAS OPERACIONAIS# Arquitetura do SO
# Processos e Memória
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Na próxima aula veremos...
SISTEMAS OPERACIONAIS# Funções Básicas de um Sistema Operacional
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