Resolução de exercícios - Gran Cursos Presencial

Prof. Carlos Caldas
RESOLUÇÃO DE
EXERCÍCIOS
Prof. Carlos Caldas
1
Questões de Arquitetura
2
Sis. Numeração / Nível Lógico Dig.






1
2
3
4
5
6, 7, 8
RISC vs CISC / RAID







1
2
3
4
5
6
7
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Questões de Arquitetura
3
Diversos


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
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
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
1
2
3
4
5
6
7
8
Diversos








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9
10
11
12
13
14
15
16
17
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Questões de SO
4
Básicos





1
2
3
4
5
Sistemas Arquivos




1
2
3
4
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Questões de SO
5
Gerência Memória




1
2
3
4
Escalonamento





1
2
3
4
5
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Questão A1
Conversão de um inteiro da base b para base 10
6

(2009/FCC - TRE-PI - Analista Judiciário/TI - Análise de Sistema)
O numeral 10110111 no sistema binário
representa a mesma quantidade nos sistemas octal,
decimal e hexadecimal, respectivamente, pelos
numerais:
0 10 110 111
1011 0111
a) 247, 182 e A7. 2 6 7
B
7
b) 247, 183 e B7.
+ 1*2^1 + 1*2^2 + 0*2^3 + 1*2^4 + 1*2^5 +
c) 247, 182 e 117. 1*2^0
0*2^6 + 1*2^7
d) 267, 182 e A7. 1 + 2 + 4 + 0 + 16 + 32 + 0 + 128
183
e) 267, 183 e B7.
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Questão A2
Valor máximo representado um um binário de n bits
7

(2009/CESPE – ANAC)
Para se representar o número decimal 524.288 em
binário, são necessários 19 bits.
O maior número inteiro
representado por N Bits = 2n - 1
219-1 = 2*2*2*2*2*2*2*2*2*2*2*2*2*2*2*2*2*2*2 - 1
210 * 29 - 1=1024 * 512 - 1
210 * 29 – 1 = 524.288 – 1 = 524.287
Falso
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Questão A3
8

(2008/CESPE – TST) A operação binária de adição
módulo 2 equivale à aplicação da operação XOR
(OU-exclusivo) entre os bits correspondentes dos
operandos.
Verdadeiro
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Questão A4
Ponto Fixo vs Ponto Flutuante
9

(2008/CESPE MPE-TO – Análise de Sistemas)
Um dos fundamentos da utilização dos números em
ponto flutuante é a necessidade de um sistema de
representação numérica em que números de maior
magnitude possam ser expressos.
Correto
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Questão A5
Representação Binária de Inteiros Negativos
10

(2006/ESAF – SEFAZ Ceará – Auditor TI)
A respeito de sistemas de numeração e aritmética
computacional, analise as afirmações a seguir:
F

V

V

V

V

I - Tanto o sinal-magnitude quanto o complemento de 2 tem 2
representações para o zero (0): + 0 e -0.
II - Um sistema numérico de base n necessita de n símbolos
distintos para representar seus dígitos de 0 a n – 1.
III - No sinal-magnitude, usa-se 1 bit para expressar o sinal
negativo de um número inteiro – 0, quando o sinal é positivo e 1,
quando ele é negativo.
IV- A memória dos computadores é finita, portanto, a aritmética
computacional trata números expressos em precisão finita.
V - Uma mantissa cujo bit mais à esquerda é diferente de zero, é
denominada normalizada.
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Questão A6 A7 A8
Portas Lógicas
11
(2009/CESPE – INMETRO)
Considerando os circuitos lógicos
nas figuras I, II e III acima, julgue os
itens subsequentes, com relação a
conceitos de álgebra booleana.
No circuito da figura I, se A = 1 e
F B = 1, a saída S será igual a 1.
No circuito da figura II, se A = 1,
V
B = 1 e C = 1, a saída S será igual
a 0.
No circuito da figura III, se A = 1,
V
B = 1, C = 0 e D = 1, a saída S
será igual a 0.
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Questão B1
Arquitetura RISC vs CISC
12

(2009/CESPE – INMETRO) Nas arquiteturas RISC,
existe um grande número de registros de propósito
geral e poucos registros de propósito específico.
Verdadeiro
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Questão B2
Pipeline
13

(2009/CESPE – INMETRO) Nas arquiteturas CISC,
as instruções levam geralmente mais de um ciclo de
clock e o tamanho das instruções não é o mesmo, o
que facilita a implementação do pipelining nessas
arquiteturas.
Falso
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Questão B3
Arquitetura RISC vs CISC
14

(2009/CESPE – INMETRO) Um dos objetivos de o
CISC ter um conjunto mais rico de instruções é
poder completar uma tarefa com um conjunto de
linhas em Assembly do menor tamanho possível.
Verdadeiro
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Questão B4
Arquitetura RISC vs CISC
15

(2009/CESPE – INMETRO) As arquiteturas RISC
apresentam desempenho de operações em ponto
flutuante conveniente para execução de planilhas
eletrônicas. Se as planilhas não forem complexas,
as arquiteturas CISC também serão adequadas
para a execução dessas aplicações.
Verdadeiro
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Questão B5
SISTEMA RAID
16
(2010/CESGRANRIO - BACEN) Determinado sistema de informação
requer um banco de dados relacional OLTP com 1,5 TB de espaço livre
em disco. Para facilitar a manutenção, os administradores do banco de
dados solicitaram que fosse disponibilizado um único volume de disco.
Adicionalmente, solicitaram que uma falha nesse único disco não
ocasionasse a interrupção do sistema, nem a degradação significativa
de seu desempenho. Considerando-se que 4 discos de 1 TB farão parte
de um arranjo e que é importante alcançar bom desempenho nas
operações de escrita, que nível de RAID é recomendado para essa
situação?
(A)0
(B)1
(C)4
(D)5
Alternativa E
(E)1+0

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SISTEMA RAID 5
Questão B6
17
(2010/CESGRANRIO - BACEN) Um servidor de e-mail possui um
arranjo RAID-5 formado por 6 discos rígidos, cada um com 1 TB
de capacidade. Em determinado momento, um dos discos sofre
uma pane, o que ocasiona
(A) perda de dados, caso o defeito tenha sido no disco de paridade.
(B) degradação significativa no desempenho, em virtude dos cálculos
de paridade MD5.
(C) diminuição de 3 TB para 2,5 TB no espaço total de
armazenamento.
(D) redução do desempenho, embora não haja perda de dados.
(E) parada do sistema operacional para redistribuição da paridade
entre os discos.

Alternativa D
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Questão B7
SISTEMA RAID
18











(2006/ESAF – CGU) Analise as seguintes afirmações relacionadas a sistemas de
Tolerância a Falhas:
I. Em um espelhamento, os dois volumes envolvidos devem residir no mesmo disco rígido. Se um
espelho se tornar indisponível, devido à falha do sistema operacional, pode-se usar o outro
espelho para obter acesso aos dados.
II. No RAID 5 as informações de paridade são gravadas e distribuídas dentro dos próprios
discos envolvidos, isto é, não existe a necessidade de um disco rígido extra para este fim.
III. O RAID 0, além de distribuir informações de paridade entre seus discos, usa um disco extra
para armazenamento em redundância dessas informações de paridade.
IV. O RAID 4 funciona com três ou mais discos iguais. Um dos discos guarda a paridade da
informação contida nos demais discos. Se algum dos discos falhar, a paridade pode ser
utilizada para recuperar o seu conteúdo.
Indique a opção que contenha todas as afirmações verdadeiras.
a) I e II
b) II e III
c) III e IV
Alternativa D
d) I e III
e) II e IV
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Questão C1
Valor máximo representado um um binário de n bits
19

(2009/CESPE - ANAC) Na área de arquitetura de
computadores, o espaço de endereçamento
determina a capacidade de um processador
acessar um número máximo de células da memória,
então um processador que manipula endereços de
E bits é capaz de acessar, no máximo, E2 células de
memória.
FALSO
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Barramento
Questão C2
20

(2009/CESPE - ANAC) Se um computador é de 16
bits e outro é de 32 bits, significa que esses
computadores adotam células de memória com
tamanho de 16 e 32 bits, respectivamente.
FALSO
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Questão C3
21

(2009/CESPE - ANAC) Em um computador com 64K
células de memória, instruções de um operando, e
um conjunto de 256 instruções de máquina, em que
cada instrução tenha o tamanho de uma célula, que
é o mesmo tamanho da palavra do sistema, as
instruções que trabalham com o modo de
endereçamento direto nessa máquina devem ter 16
bits de tamanho.
•64K células  16 bits pra endereçar
•256 instruções  pelo menos 8 bits pra informar a instrução
•TAM(instrução) = TAM(célula)FALSO
= tamanho da palavra = X de tamanho
•Instrução de modo direto  operando + endereço  Minimo seria 8 bits + 16 bits
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= 24 bits
Questão C4
Registradores Von Neumann
22

(2009/CESPE – ANAC)
Ao se projetar um computador sequencial, seguindo
o modelo de von Neumann, é fundamental adotar
um processador no qual o tamanho em bits do
contador de instrução seja igual ao tamanho do
registrador de dados da memória.
Falso
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Questão C5
Modo endereçamento
23

(2009/CESPE - ANAC) Considerando que, em um
computador, as instruções M e N possuam um
código de operação e um operando, que a
instrução M acesse a memória principal no modo
indireto e a instrução N acesse a memória principal
no modo base mais deslocamento, é correto afirmar
que a instrução N fará menos ciclo de memória que
a instrução M para completar o seu ciclo de
instrução.
Verdadeiro
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Pontes
Questão C6
24

(2008/CESPE – INSS) O barramento PCI de um
computador pessoal possui uma vazão de dados
menor que o barramento que interliga as bridges
northbridge e southbridge.
Verdadeiro
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Questão C7
25

(2008/CESPE – MP/TO) Uma palavra é um
agrupamento de bytes e serve para determinar o
tamanho da informação que é considerado pela
maioria das instruções. Supondo uma palavra
composta por alguns bytes, esses bytes podem ser
numerados da esquerda para a direita (little
endian) ou da direita para a esquerda (big
endian).
Falso
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Questão C8
26

F
(2007/CESPE – TSE) Julgue os seguintes itens acerca das arquiteturas de computadores.
I O projeto de um RISC não procura minimizar o tempo gasto nas chamadas a procedimentos,
pois programas escritos para esse tipo de processador têm menos chamadas do que os
escritos para um CISC.
V
II Uma técnica para simplificar o conjunto de instruções em um RISC é não prover instruções com
modos de endereçamento variados e complexos. Podem também ser reduzidas as instruções
que acessam a memória.
F
III Na arquitetura PC, o front-side-bus (FSB) interliga o processador à memória cache, mas não à
memória principal. A freqüência do clock da unidade central de processamento tem que ser a
do seu FSB.
F
IV Os termos IDE, SCSI e SATA designam tipos de interfaces usadas para comunicação com
unidades de disco rígido. A SATA é uma interface paralela para comunicação com unidades
de disco.
V
V O projeto de uma memória cache visa aumentar a chance de se encontrar o dado na cache,
minimizar o atraso resultante de um dado não estar na cache e minimizar o custo de atualizar
a memória principal.
A quantidade de itens certos é igual a
a) 1. b) 2. c) 3. d) 4.
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Alternativa B
Questão C9
27
(2007/CESPE - Perito Criminal Renato Chaves) Acerca da arquitetura de
computadores e dos sistemas de numeração, julgue os seguintes itens.
I Existem processadores que contêm unidades para gerenciar a memória física.
Algumas dessas unidades suportam variados modelos de organização da memória.
A unidade no Intel Pentium 4 suporta a segmentação da memória.
II No Intel Pentium 4, a memória cache é organizada em níveis. A cache de primeiro
nível (L1) é pesquisada quando os dados não estão na de segundo nível (L2). Nesse
processador, a cache L1 é maior que a L2.
III Em uma placa-mãe com arquitetura do tipo PC, o processador e a memória física se
comunicam via front side bus, os cartões de expansão podem ser conectados via
barramento PCI e a placa de vídeo pode ser conectada via barramento AGP. Entre
esses barramentos, o barramento PCI é o mais veloz.
IV A soma dos números binários 00110 e 01111 é igual a 10101. O valor do octal
027 é igual ao valor do decimal 23. A soma dos números hexadecimais B3 e 1A é
igual a CD. O decimal 37 é igual ao hexadecimal 25.
A quantidade de itens certos é igual a
A) 1
B) 2
C) 3
D) 4

F
F
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Alternativa B
Questão C10
28
(2006/ESAF – Auditor TI CE) Considere a organização, a arquitetura e os componentes
funcionais de computadores e assinale a opção correta:

a) As linhas de um barramento são classificadas em três grupos, de acordo com a sua função: de
dados, de endereços e de controle. Cada linha pode conduzir apenas 1 byte por vez, sendo
assim, o número de linhas total define quantos bytes podem ser transferidos por vez. Falso
b) A temporização de um barramento define o modo por meio do qual os eventos nesse
barramento são coordenados. Na transmissão assíncrona, a ocorrência de eventos é determinada
por um relógio – que define um intervalo de tempo. Falso
c) A entrada/saída programada trata interrupções para transferências entre a memória e a
entrada/saída por meio do processador.
Falso
d) O tempo de ciclo de memória compreende o tempo de acesso e o tempo adicional requisitado
antes de um próximo acesso ser iniciado – sendo uma definição aplicada principalmente a
memórias de acesso aleatório.
Verdadeiro
e) A relação entre o tamanho (em bits) de um endereço de memória T e o número de unidades
endereçáveis N é N = 2 x T (duas vezes T).
Falso
Alternativa D
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Questão C11
Memória RAM
29

(2008/CESPE – INSS) Entre a unidade central de
processamento (CPU) e a memória RAM dinâmica,
encontra-se uma memória cache do tipo estática,
cuja latência no acesso aos dados armazenados é
menor que a da memória RAM dinâmica.
Verdadeiro
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Questão C12
30

(2008/CESPE – INSS) O endereçamento de
memória em um computador pessoal, como o
apresentado, emprega notação de complemento a
dois para representar os endereços de onde serão
recuperados ou para onde serão armazenados os
dados que fluem em seus barramentos.
Falso
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Questão C13
31
(2008/CESGRANRIO – Petrobrás) Se um computador
tem uma MP com disponibilidade de armazenar 2^16
bits e possui barramento de dados com tamanho de 16
bits, qual o tamanho mínimo do REM e do RDM ?
(Considere que a barra de dado tem o tamanho de
uma palavra) Tam(RDM) = 16
a) 8 e 12
Capacidade = Qtde * Tam
2^16 = Qtde * 2^5
b) 8 e 16
Qtde = 2^16/2^5
c) 12 e 8
Qtde = 2^12
Tam(REM) = 12
d) 12 e 12
Alternativa E
e) 12 e 16

Prof. Carlos Caldas
Questão C14
Arquitetura Intel
32

(2007/CESPE – Petrobrás) Existem processadores
nos quais programas podem ser executados em
diferentes modos de operação. Nesses
processadores, aplicações dos usuários são
tipicamente executadas em modo usuário, enquanto
núcleos de sistemas operacionais são tipicamente
executados em modo protegido.
Verdadeiro
Prof. Carlos Caldas
Questão C15
Resolução
33
(2006/CESGRANRIO – EPE) Uma máquina possui
instruções de 16 bits e endereços de 4 bits. Do conjunto
total de instruções 15 referenciam 3 endereços, 14
referenciam 2 endereços e 16 não apresentam
referencia a endereço. Qual e o numero máximo de
instruções que referenciam 1 endereço que esta
maquina pode ter?
(A) 7
(B) 16
(C) 31
Alternativa C
(D) 63
(E) 128

Prof. Carlos Caldas
Questão C16
34
(2005/ESAF – Auditor Receita TI) Com relação à arquitetura de computadores é correto
afirmar que
a) a arquitetura RISC especifica que o microprocessador possui poucas instruções, mas cada uma
delas é otimizada para que sejam executadas muito rapidamente, normalmente, dentro de um
único ciclo de relógio.
b) o BIOS é o circuito de apoio ao computador que gerencia praticamente todo o funcionamento
da placa-mãe (controle de memória cache, DRAM, controle do buffer de dados, interface com a
CPU, etc.). Ele é responsável pelas informações necessárias ao reconhecimento de hardware
(armazenadas na sua memória ROM).
c) usando-se um endereço de K bits pode-se endereçar no máximo K² (K x K) posições de
memória ou células de memória.
d) o chipset é um pequeno programa armazenado na memória ROM da placa-mãe. É
responsável por acordar o computador, contar e verifi car a memória RAM, inicializar dispositivos,
e o principal, dar início ao processo de boot.
e) os registradores são memórias ROM utilizadas para o armazenamento de dados.
Alternativa A
Prof. Carlos Caldas
Questão C17
DMA
35
(2004/ESAF – CGU) Em um computador, localizações de memória são
organizadas linearmente em ordem consecutiva, são numeradas e correspondem a
uma palavra armazenada. O número único que identifica cada palavra é o seu
endereço. Com relação aos endereços de memória é correto afirmar que

a) na memória de acesso aleatório (RAM) o termo aleatório significa que qualquer
endereço de memória pode ser acessado na mesma velocidade, independentemente
de sua posição na memória.
b) devem ser armazenados no HD para que o processador possa recuperá-los no
momento do BOOT.
c) são utilizados quando o processador necessita acessar um arquivo ou parte dele.
d) os processadores que utilizam DMA (acesso direto à memória) não utilizam os
endereços de memória para acessar palavras armazenadas.
e) em computadores que utilizam 4 bytes por palavra, 25% da capacidade de
memória RAM instalada é utilizada para armazenar os endereços.
Alternativa A
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Questão D1
36

(2008/CESPE – TST) A inanição (starvation) resulta
da impossibilidade de um processo utilizar um
recurso em função de haver outros processos que
utilizam esse recurso de uma forma particular e sem
nenhuma forma de bloqueio.
Verdadeiro
Prof. Carlos Caldas
Questão D2
Estados de um processo
37

(2008/CESPE – TST) Um processo zumbi é lançado
pelo sistema operacional para verificar
sistematicamente a atividade de uma família de
pai e filhos de modo que estes não ajam de forma
combinada para prejudicar outros processos.
Falso
Prof. Carlos Caldas
Questão D3
Introdução a Processos e Threads
38
(2007/VUNESP - Camara SP)
Analise as afirmações sobre o comportamento de threads, normalmente
encontradas em implementações típicas de sistemas operacionais:
I. sistemas preemptivos não suportam a implementação de threads;
II. uma thread pode reinicializar a CPU do computador, caso não possua os recursos
para a sua execução;
III. uma thread pode se duplicar sem a necessidade de duplicar todo o processo;
IV. uma thread pode voluntariamente desistir de utilizar a CPU do computador.
Sobre as afirmações, pode-se dizer que está correto o contido em
(A) I, apenas.
(B) I e II, apenas.
(C) II e III, apenas.
Alternativa D
(D) III e IV, apenas.
(E) I, II, III e IV

Prof. Carlos Caldas
Questão D4
Classificação de SO
39
(2006/ESAF – SEFAZ CE) Os sistemas operacionais gerenciam o hardware de
computadores e oferecem uma base para os aplicativos, provendo assim, um serviço aos
usuários finais. Para tal contexto, é incorreto afirmar que:
a) do ponto de vista de um sistema computacional, o sistema operacional atua como um alocador
de recursos, tais como espaço de memória, tempo de CPU (Central Processing Unit) e espaço
para armazenamento de arquivos, por exemplo.
b) nos sistemas multi-programados, o sistema operacional mantém várias tarefas simultaneamente,
na memória – o que aumenta a utilização efetiva da CPU, uma vez que o sistema operacional
assegura que a CPU sempre esteja executando uma tarefa.
c) multi-programação fornece o compartilhamento de tempo; todavia, possui restrições de tempo
fixas e bem-definidas. Com isso, o processamento deve ser efetuado em função destas
restrições.
d) um sistema operacional de rede oferece recursos tais como compartilhamento de arquivos por
meio de comunicação em rede, de modo que diferentes processos em diversos computadores
troquem mensagens – sendo assim, é considerado um sistema operacional menos autônomo
que os demais.
e) um sistema operacional de tempo compartilhado utiliza o escalonamento de CPU e a multiprogramação para fornecer a cada usuário, uma pequena parte de um processamento com o
tempo compartilhado.

Alternativa C
Prof. Carlos Caldas
Questão D5
Estados de um processo
40
(2006/ESAF – SEFAZ CE) A respeito do gerenciamento de processos, inclusive com paralelismo, é
incorreto afirmar que
a) uma thread (linha de execução) de um processo é denominada alvo (target thread) quando precisa
ser cancelada, podendo ocorrer de modo assíncrono (quando a thread encerra imediatamente) ou
adiado, quando a thread alvo pode averiguar periodicamente se deve encerrar a sua execução.
b) o escalonador de processos classificado como de longo prazo (long term scheduler) ou escalonador
de tarefas é executado com menos freqüência que o escalonador de curto prazo (short term scheduler)
ou escalonador de CPU; e ainda controla o grau de multiprogramação no sistema.
c) no Unix, um novo processo é criado a partir da chamada de sistemas fork( ) - que consiste em uma
cópia do espaço de endereços do processo-pai. O processo pai, por sua vez, comunica-se com seu
processo-filho por meio do uso do identificador de processo (PID – Process Identifier) retornado.
d) o estado de um processo é definido de acordo com a sua atividade corrente, em: novo (new) –
quando está sendo criado, executando (running) – quando em execução, pronto (ready) – quando está
esperando algum evento específico; e terminado (terminated) – ao final de sua execução.
e) os benefícios da programação multithread são: responsividade, já que é possível um programa
continuar funcionando mesmo com parte dele bloqueado; compartilhamento de recursos (memória e
processamento); economia, pois threads compartilham recursos do processo ao qual pertencem; e a
utilização de arquiteturas multi-processadas, uma vez que as threads podem executar em paralelo, nos
diferentes processadores.
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Alternativa
D
Questão E1
Arquivos
41
(2010/FCC – TRE-AM) Em relação aos sistemas de arquivos, é correto afirmar
que
a) os arquivos podem ser estruturados de várias maneiras, o que não importa para o
sistema operacional, pois tudo que ele vê é uma sequência de bytes.
b) a organização de arquivos em árvore consiste em uma árvore de registros, todos
necessariamente de mesmo comprimento e cada um contendo um campo-chave,
localizado em qualquer posição do registro.
c) arquivos comuns são arquivos ASCII ou arquivos binários, sendo que estes últimos
podem ser impressos da maneira como são exibidos, além de facilitarem a
conexão de uma saída de programa à entrada de outro.
d) arquivos de acesso sequencial são essenciais para muitos aplicativos como, por
exemplo, sistemas de banco de dados, pois seu método de leitura assegura que
nenhum registro será deixado de lado.
e) em operações com arquivos, o propósito as chamadas de sistema OPEN é permitir
que o sistema transfira os atributos e a lista de endereços da memória principal
para o disco.

Alternativa A
Prof. Carlos Caldas
Questão E1
Arquivos
42

(2010/FCC – TRE-AM) Em relação aos sistemas
de arquivos, é correto afirmar que
“No momento da criação de um arquivo seu criador pode definir qual a organização
adotada. Esta organização pode ser uma estrutura suportada pelo sistema operacional
ou definida pela própria aplicação.
A forma mais simples de organização de arquivos é através de uma sequência não
estruturada de bytes....
Alguns sistemas operacionais possuem diferentes organizações de arquvos. Neste caso,
cada arquivo criado deve seguir um modelo suportado pelo sistema de arquivos....”
Arquiteturas de Sistemas Operacionais. Francis Berenger Machado
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Questão E2
Gerência de dispositivoss
43

(2009/CESPE - ANAC) Entre as camadas do
gerenciamento de entrada e saída de um sistema
operacional, há uma camada chamada de device
drivers. Os device drivers são definidos como
programas que objetivam padronizar a
comunicação entre o susbsistema de E/S e o kernel
do sistema operacional.
Falso
“Tem como objetivo implementar a comunicação do subsistema E/S com os dispositivos”
Prof. Carlos Caldas
Questão E3
Alocação indexada
44

(2008/CESPE - STJ) Há sistemas operacionais nos
quais a cada arquivo é associado um bloco de
índice em que são armazenados endereços de
blocos com os dados do arquivo. Esse método,
chamado alocação indexada, reduz a
fragmentação interna presente quando é
empregada alocação contígua. Se um sistema
suporta ambos os métodos de alocação, deve-se
usar alocação indexada se o acesso aos dados for
direto, e alocação contígua se o acesso for
seqüencial.
Falso
Prof. Carlos Caldas
Questão E4
45

(2008/CESPE – TST) Em uma estrutura de diretório
em árvore, o diretório de trabalho do usuário
corresponde ao diretório padrão que o usuário
acessa imediatamente após o login no sistema.
Falso
Prof. Carlos Caldas
Questão F1
Alocação Particionada Estática
46

(2009/CESPE - ANAC) A diferença entre
fragmentação interna e externa é que a primeira
ocorre na memória principal, e a segunda, no disco.
Falso
Prof. Carlos Caldas
Questão F2
Técnica de Overlay
47

(2009/CESPE - ANAC) Uma das responsabilidades
dos sistemas operacionais é gerenciar a memória.
Para que essa gerência possa garantir eficiência na
execução dos processos, os sistemas operacionais
tentam maximizar o número de processos residentes
na memória principal. Para isso, foi introduzido, nos
sistemas operacionais, o conceito de swapping, que
consiste em dividir o programa em módulos de
tamanhos diferentes, a fim de carregar o módulo
que tiver o tamanho da área livre na memória
principal.
Falso
Prof. Carlos Caldas
Questão F3
Estados de um processo
48

(2008/CESPE – TST) Durante uma operação de
swapping, o processo envolvido deve se encontrar
em estado de execução ativa.
Falso
Prof. Carlos Caldas
Questão F4
Técnicas de escrita de cache
49
(2008/CESGRANRIO - CAPES) Em qual técnica de
escrita (write) em cache a informação é gravada,
de maneira síncrona, tanto no cache como nos
blocos inferiores da hierarquia de memória?
(A) Write-Through
(B) Write-Back
Alternativa A
(C) Paginação Síncrona
(D) Paginação Paralela
(E) Segmentação DMA-LRU

Prof. Carlos Caldas
Resolução
Questão G1
50

(2009/CESPE - ANAC) Considerando que os processos
P1, P2, P3, P4 e P5 tenham tempo de burst de CPU, em
milissegundos, iguais a 10, 1, 2, 3 e 5, respectivamente,
se os processos chegarem na CPU simultaneamente no
instante 0, o tempo de espera médio dos cinco
processos, se eles forem escalonados para a CPU por
meio de um algoritmo de escalonamento do tipo SJF
(shortest job first), será maior do que se eles forem
escalonados por um algoritmo FCFS (first come, first
served), considerando a ordem de chegada P1, P2, P3,
P4 e P5, e que o processo P1 tenha chegado no
instante 0.
Falso
Prof. Carlos Caldas
Questão G2
Round robin
51

(2009/CESPE – INMETRO) Um processo vai do
estado ready para o estado running quando o
quantum de tempo é finalizado em um esquema do
tipo round robin.
Falso
Prof. Carlos Caldas
Questão G3
Round robin
52

(2009/CESPE – INMETRO) Se um processo está em
execução em uma CPU que utiliza o escalonamento
round robin, o estado em que esse processo estará
após uma interrupção de clock será o ready.
Verdadeiro
Prof. Carlos Caldas
Questão G4
Escalonamento não preemptivo
53

(2009/CESPE – INMETRO) Na política de
escalonamento não preemptivo, o escalonamento
somente ocorre quando um processo entra no
estado de espera ou termina.
Verdadeiro
Prof. Carlos Caldas
Questão G5
54

(2008/CESPE - STJ) No algoritmo de escalonamento
shortest-job-first (SJF), a prioridade de cada processo
é inversamente proporcional ao próximo tempo de
processamento (CPU burst) necessário ao processo. Por
sua vez, no algoritmo round-robin (RR), a lista de
processos prontos é tratada como uma lista circular e o
processador é alocado, a cada processo, em fatias de
tempo. Quando comparados os tempos médios de
espera em sistemas que empregam os algoritmos, o
tempo médio de espera para execução é tipicamente
mais longo no SJF que no RR.
Falso
Prof. Carlos Caldas
Valor máximo representado no sistema
binário
55

Quantas representações numéricas podemos formar
N=3
com N digitos binários?
Binário
Decimal
N=1
N=2
Binário
Decimal
Binário
Decimal
000
0
0
0
00
0
001
1
1
1
01
1
010
2
10
2
011
3
11
3
100
4
101
5
110
6
111
N digitos binários  2n representações
Maior número inteiro com N digitos binários = 2n-1
7
N=1  2 representações
N=2  4 representações
N=3  8 representações
Prof. Carlos Caldas
Conversão de um número inteiro de
qualquer base para base 10
56


Seja Base b = 8
Os digitos assumem valores relativos à posição:
 são

os coeficientes de potências de base 10
Exemplo 1:
 14058
Algarismos 
Valor 
Relativo
=77310
3
2
1
0
1
4
0
5
1 * 83=512
4 * 82=256
0 * 81=0
5 * 80=5
512 + 256 + 0 + 5 = 77310
Prof. Carlos Caldas
 Posição
Mudança de Base 82
57

Base 8  Base 2
 Cada
digito em Octal necessita de 3 digitos binários
para representá-lo
 Exemplo:
 7518  111 101 0012
111
101
001
Prof. Carlos Caldas
Número Flutuante
58


Qual o maior número inteiro expresso com 8 bits?
28-1 = 255
Prof. Carlos Caldas
Ponto Fixo vs Ponto Flutuante (1)
59

Como representar frações em ponto fixo?
 157,3510
+
Posições
-
2
1
0
-1
-2
1
5
7,
3
5
1 * 102=100
5 * 101=50
7 * 100=7
3 * 10-1=0,3
5 * 10-2=0,05
Algarismos
100 + 50 + 7 + 0,3 + 0,05 = 157,35
Máximo = 999,99
Prof. Carlos Caldas
Valores
relativos
Ponto Fixo vs Ponto Flutuante (2)
60


4 digitos  mantissa
1 digitos  expoente
 635.100.00010
= 6,351 * 10^5
Expoente
Mantissa
6,
Algarismos
3
5
1
635.100.000 (9 digitos)
6,351 * 105 (5 digitos)
0,000001  0,1 × 10−5 ( 7 digitos  3 dígitos)
Prof. Carlos Caldas
5
Representação Binária de Inteiros
Negativos (1)
61

Formas comumente conhecidas
 Magnitude
com sinal
 Complemento de um
 Complemento de dois
 Excesso 2m-1 para números de m bits
Prof. Carlos Caldas
Representação Binária de Inteiros
Negativos (2)
62

Magnitude com sinal


O bit da extrema esquerda é o bit de sinal, onde zero é
positivo e 1 é negativo e os bits restantes contêm a
magnitude absoluta do número.
Exemplo
00000001
 10000001
 00000000
 10000000


=
=
=
=
1  Sinal positivo
-1  Sinal negativo
0  Sinal Positivo
0  Sinal Negativo
Intervalo

[-127, ..., -0, +0, ..., +127]
Prof. Carlos Caldas
Representação Binária de Inteiros
Negativos (3)
63

Complemento de 1
 Tem
um bit de sinal (bit mais à esquerda), onde o
0(zero) é positivo e o 1(um) é negativo.
 Troca-se todos os zeros por um e todos os uns por zero.

Exemplo
= -1  Sinal negativo
 11111111 = 0  Sinal Negativo
 01111111 = 0  Sinal Positivo
 11111110

Intervalo
 [-127,
..., -0, +0, ..., +127]
Prof. Carlos Caldas
Representação Binária de Inteiros
Negativos (4)
64

Complemento de 2
Tem um bit de sinal (bit mais à esquerda), onde o 0(zero) é
positivo e o 1(um) é negativo.
 Aplica-se complemento de 1 e depois soma-se um bit ao
digito menos significativo


Exemplo
000000110 = 6
 111111001 = -6 (complememto de 1)
 111111010 = -6 (complemento de 2)


Intervalo

[-128, ..., +0, ..., +127]
Prof. Carlos Caldas
Representação Binária de Inteiros
Negativos (5)
65

Excesso 2m-1 para números de m bits
 Representa
um número armazenado como a soma dele
mesmo com 2m-1.

Exemplo
= 8bits  denominado Excesso 128
 (-6)10 em Excesso 128 é representado por (-6 + 128)10
= (122)10
 (-6)10 em Excesso 128 = (122)10 = (01111010)2
m

Intervalo
 [-128,
127] são mapeados para [0, 255 ]
Prof. Carlos Caldas
Representação Binária de Inteiros
Negativos (6)
66
Prof. Carlos Caldas
Representação Binária de Inteiros
Negativos (7)
67
Prof. Carlos Caldas
Arquitetura vs Organização (1)
68
Arquitetura






Este processador
reconhece uma instrução
de multiplicação?
Como o compilador gera
o código objeto?
Conjunto de instruções
Tipos de dados
Modos de endereçamento
Conjunto de registradores
Organização




Existe circuito lógico capaz de
multiplicar ou são feitas
adições repetitivas?
Qual o tipo de memória não
volátil é usada para
armazenar o Bios?
Execução de instruções
microprogramadas ou via
hardware?
Interconexões
Prof. Carlos Caldas
Modelo de Von Neumman (4)
69

Registradores mais importantes
 MBR
(Memory Buffer Register) ou MDR (Memory Data
Register)
 MAR (Memory Address Register)
 IR (Instruction Register)
 PC (Program Counter)
 AC (Acumulator)
Prof. Carlos Caldas
Portas Lógicas (1)
70

Portas Lógicas
 Circuitos
digitais compostos por transistors bipolares da
familia TTL (Lógica Transistor Transistor)
Prof. Carlos Caldas
Portas Lógicas (2)
71
Símbolo
Expressão da função
A
S
AND
S=AxB
B
Símbolo
Expressão da função
A
NAND
S
S=AxB
B
Negação
Prof. Carlos Caldas
Tabela de verdade
A
B
S
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
Tabela de verdade
A
B
S
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
Portas Lógicas (3)
72
Símbolo
Expressão da função
A
S
OR
S=A+B
B
Símbolo
Expressão da função
A
S
NOR
S=A+B
B
Negação
Prof. Carlos Caldas
Tabela de verdade
A
B
S
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
Tabela de verdade
A
B
S
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
0
Portas Lógicas (4)
73
Símbolo
Expressão da função
A
S
NOT
Símbolo
S=A
Expressão da função
A
S
XOR
Tabela de verdade
S=AB
B
Prof. Carlos Caldas
A
S
0
1
1
0
Tabela de verdade
A
B
S
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0
Portas Lógicas (5)
74
Símbolo
XNOR
Expressão da função
A
S
S=AB
B
Negação
Prof. Carlos Caldas
Tabela de verdade
A
B
S
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
1
Pipeline (1)
75

Projeto monociclo
1) Busca Instrução na memória
2) Leitura dos registradores e decodificação
das instruções
3) Execução de operação ou cálculo de
endereço
4) Acesso a operando na memória
5) Escrita do resultado em registrador
O tempo para executar a instrução
mais lenta deve ser atribuído as
demais.
Prof. Carlos Caldas
Pipeline (2)
76

Buffer de Busca antecipada (Prefetch Buffer)
 Ameniza
o gargalo da busca de instruções na memória
principal

Busca antecipada divide a execução de uma
instrução em duas partes:
 Busca
 Execução
Prof. Carlos Caldas
Pipeline (3) - Pipeline de 2 estágios
77
L
Instrução 1
L - leitura (busca) da instrução
E - execução da instrução
E
L
Instrução 2
E
L
Instrução 3
E
L
Instrução 4
0
1
2
3
E
4
5
6
Prof. Carlos Caldas
tempo
Pipeline (4) - Pipeline de 5 estágios
78
0
Instrução 1
Instrução 2
Instrução 3
1
B
2
3
4
D
C
O
B
D
C
B
D
5
6
7
tempo
9
10 11
8
E
O
C
E
O
E
Instrução 4
B - busca da instrução (com acesso à memória)
D - decodificação do código de operação (sem acesso à memória)
C - cálculo do endereço dos operandos (sem acesso à memória)
O - busca do(s) operando(s) (com acesso à memória)
E - execução da operação (com acesso ou
não à memória)
Prof. Carlos Caldas
B
D
Pipeline (5) - Pipeline de 5 estágios
79
 Obs:
– somente um acesso à memória pode ser realizado
de cada vez;
– no estágio E há acesso à memória ou não para
armazenar o resultado da operação;
– todos os estágios são realizados em um período de
tempo igual.
Prof. Carlos Caldas
Pipeline (6) – Problema crítico
80


Necessidade de evitar atrasos no processamento
dos estágios, de modo a se manter um fluxo
contínuo das instruções no seu percurso de um
estágio para outro.
O problema ocorre no tratamento das instruções de
desvio, devido ao desconhecimento do endereço da
próxima instrução
Prof. Carlos Caldas
Tipos de pipeline
81

Pipeline simples
 Implantado
no i486
Prof. Carlos Caldas
Pipeline
82

Pipeline duplo
 Implantado
no Pentium
Pipeline u
Pipeline v
Prof. Carlos Caldas
Pipeline
83

Processador superescalar
 Implantado
no Pentium II
Prof. Carlos Caldas
RISC vs CISC (1)
84
RISC - Reduced Instruction Set
Computer





Muitos registradores
Intruções com tamanho
fixo
Poucas instruções
3 operandos por
instrução.
Parâmetros, endereço de
retorno e valor das
funções em registradores.
CISC - Complex Instruction Set
Computer





Poucos registradores
Instruções de tamanho
variável
Muitas instruções
2 operandos por instrução
por instrução.
Parâmetros e endereço de
retorno na stack.
Prof. Carlos Caldas
RISC vs CISC (2)
85
RISC - Reduced Instruction Set
Computer

Modos de
endereçamento simples
(requerem cálculo de
endereços por software)
 Operandos não podem
estar em memória.
 Operações complexas
conseguidas à custa de
operações simples.
CISC - Complex Instruction Set
Computer



Modos de endereçamento
complexos, permitem que
muitos endereços possam
ser calculados pelo
hardware.
Utilização intensiva de
operandos em memória.
Operações complexas
implementadas com uma
única instrução
Prof. Carlos Caldas
Memória - Introdução (1)
86

Definição
 Local
onde os dados e informações são armazenados
para que possam ser recuperados posteriormente.

Características Fundamentais
 Capacidade
de armazenamento
 Características físicas
 Tecnologia de Fabricação
 Hierarquia
 Desempenho
 Método de acesso
Prof. Carlos Caldas
Memória - Introdução (2)
87

Características físicas
 Voláteis
/ Permanente
 Leitura e Escrita /
Somente Leitura

Tecnologia de
fabricação
 Semicondutores.
 Magnéticas
 Óticas
Prof. Carlos Caldas
Memória - Introdução (3)
88

Nivel hierárquivo
 Registrador

Método de acesso
 Cache
 Sequencial
 Principal
 Direto
 Secundária
 Aleatório
 Mapeado
Prof. Carlos Caldas
ou associativo
Memória - Capacidade
89

Normalmente medida em:
 Bytes
 Palavras

Palavra é a unidade de informação que trafega
entre a CPU e a memória principal. Normalmente
depende do tamanho do barramento de dados.
Prof. Carlos Caldas
Memória – Hierarquia (1)
90
Cache
Memória Principal
Memória Secundária
Prof. Carlos Caldas
Preço
Velocidade
Registradores
Memória – Hierarquia (2)
91

Princípios da Localidade
Temporal  Se um ítem é referenciado, ele
tenderá a ser referenciado novamente.
 Localidade
 Ex:
Loops (instruções e dados).
Espacial  Se um ítem é referenciado,
itens cujos endereços são próximos a este, tenderão a
ser referenciados também.
 Localidade
 Ex:
acesso a dados em um array.
Prof. Carlos Caldas
Memória - Desempenho (1)
92

Desempenho

Tempo de acesso ou tempo de leitura


Período de tempo decorrido entre o endereçamento do
processador e a resposta no barramento de dados.
Tempo de Ciclo de memória
Algumas memórias impedem o uso sucessivo da memória por um
pequeno intervalo de tempo.
 Período de tempo decorrido entre duas operações sucessivas de
acesso à memória.


Taxa de transferência

Vazão na qual os dados podem ser transferidos de ou para a
unidade de memória.
Prof. Carlos Caldas
Memória - Desempenho (2)
93

Taxa de transferência:
 Para
uma memória de acesso não-aleatório, e valida a
seguintes relação:
 TN
= TA + N/R
 Onde:
 TN = Tempo médio para ler ou escrever N bits
 TA = tempo médio de acesso
 N = número de bits
 R = taxa de transferência em bits por segund (bps).
Prof. Carlos Caldas
Memória - Método de Acesso (1)
94

Acesso Seqüêncial:
 Os
dados são organizados na memória em unidades
chamadas registros;
 O acesso é feito segundo uma seqüência linear
específica;
 Além dos dados armazenados existem também
informações de endereçamento;
 Exemplo: Unidades de fita
Prof. Carlos Caldas
Memória - Método de Acesso (2)
95

Acesso Direto:
 Cada
bloco de memória possui um endereço único,
baseado na sua localização física;
 O tempo de acesso é variável
 Exemplo:
Disco rígido
Prof. Carlos Caldas
Memória - Método de Acesso (3)
96

Acesso Aleatório:
 Cada
posição de memória endereçável possui um
mecanismo de endereçamento único e fisicamente
conectado a ela;
 O tempo de acesso é constante.
 Exemplo:
A
memória principal e memória cache.
Prof. Carlos Caldas
Memória - Método de Acesso (4)
97

Acesso Associativo:
 Uma
palavra é buscada na memória com base em
parte de seu conteúdo e não de acordo com seu
endereço.
 Exemplo:
a
memória cache
Prof. Carlos Caldas
Memória Principal (1)
98

Tipos
 Voláteis:
Memória RAM
 Não voláteis: Memória ROM
Prof. Carlos Caldas
Memória Principal (2)
99

Memória RAM
 Também
conhecidas como Conhecidas como DRAM
(Dinamic Random Access Memory)
 Armazenam instruções e dados do programa (Modelo
Von Neumman)
 Composta por células (normalmente 8 bits)
 Quantidade máxima endereçada (MAR – Memory
Address Register)
 Palavra é a unidade de informação Processador/MP
Prof. Carlos Caldas
Memória Principal (2)
100

Memória ROM (Read Only Memory)



Não volátil
Armazena o POST (Power On Self Test)
Tipos

PROM - Programmable ROM


EPROM - Erasable Programmable ROM


Pode ser escrito uma vez. Ex: CD-R
Poder apagar a ROM usando uma luz ultra-violeta dentro de um sensor da
própria ROM por um certo tempo.
EEPROM - Electrically Erasable Programmable ROM ou Flash BIOS


Pode ser re-gravada com o uso de um software especial.
A Flash BIOS opera dessa maneira, assim o usuário pode atualizar a BIOS.
Prof. Carlos Caldas
Memória Principal (3)
101
RAM – Randomic Access Memory
ROM (Somente
Leitura)
Leitura/Escrita
SRAM
DRAM
FPM
EDO
DRAM
BEDO
DRAM
SDRAM
ROM
RDRAM
DDR e
DDR2
Prof. Carlos Caldas
PROM
EPROM
EEPROM
e Flash
Memory
Memória cache (1)
102






Memórias estáticas denominadas SRAM (Static
Randomic Access Memory)
Memória volátil de alta capacidade
Objetiva diminuir o gargalo do acesso à memória
principal
Possui tipo de acesso aleatório ou mapeado
Possuem eficiência na ordem de 95 a 98%
Conceitos
Cache-hit
 Cache-miss

Prof. Carlos Caldas
Memória Cache (2)
103

Existem dois tipos de cache:


Nível um
 Nível um é construído dentro do processador.
Nível dois.
 Pode ser colocado a própria motherboard
Prof. Carlos Caldas
Tecnologia RAID (1)
104

RAID
Redundant Array of Inexpensive Disks
 Redundant Array of Independent Disks
 "Matriz Redundante de Discos Independentes".



Combina vários discos rígidos (HD) para
formarem uma única unidade lógica
Composto por diversas configurações (níveis),
podendo prover
Tolerância a falhas através de redundância
 Balanceamento de carga nos acessos às informações

Prof. Carlos Caldas
Tecnologia RAID (2)
105

Requisitos
É preciso utilizar pelo menos 2 HDs.
 Placa mãe compativel ou Placa controladora
compatível


Motivação
Demanda por maior capacidade de armazenamento
 Demanda por maior taxa de I/O
 Demanda por tolerância a falhas



Visão do SO
Impactos

Desempenho de latência (tempo de acesso).
Prof. Carlos Caldas
Tecnologia RAID (3)
106

Níveis
 RAID
– Nível 0
 RAID – Nível 1
 RAID – Nível 2
 RAID – Nível 3
 RAID – Nível 4
 RAID – Nível 5
 RAID – 0 + 1
 RAID – 1 + 0
Dos que oferecem redundância, RAID-1 e
RAID-5 são os mais populares.
Prof. Carlos Caldas
RAID Nivel 0 (1)
107
Também é
conhecido como
"Striping" ou
"Fracionamento"


Os Dados são divididos em pequenos
segmentos chamados tiras (compostos por
setores) e distribuídos entre os discos por
auternância circular.
Não oferece tolerância a falhas, pois não
existe redundância.
Prof. Carlos Caldas
RAID Raid 0 (2)
108

Vantagens
Acesso rápido as informações (até 50% mais rápido).
 Custo baixo para expansão de memória.


Desvantagens


Perda de confiabilidade
Indicações
Grandes requisições de dados.
 Com o RAID, os dados cabíveis a cada disco são gravados
ao mesmo tempo. É muito usado em aplicações de CAD e
tratamento de imagens e vídeos.


Minimo de 2 discos
Prof. Carlos Caldas
RAID – Nível 0 (3)
109
Prof. Carlos Caldas
RAID Nível 1 (1)
110
Também
conhecido
como
Mirroring ou
Espelhamento


RAID 1 funciona adicionando HDs
paralelos aos HDs principais existentes no
computado
Se um dos HDs apresentar falha, o outro
imediatamente pode assumir a operação
1
Disco 2
e continuar Disco
a disponibilizar
as
informações.
Prof. Carlos Caldas
RAID RAID 1 (2)
111

Vantagens
 Tolerância
a falha
 A leitura dessas informações é mais rápida, pois podese acessar duas fontes.

Desvantagens
A
gravação de dados é mais lenta, pois é realizada
duas vezes.

Indicações
 Servidores

de arquivos
Mínimo de dois discos
Prof. Carlos Caldas
RAID Nível 2 (1)
112
Mecanismo de
ECC – Error
Correcting
Code



Diferentemente dos niveis 0 e 1 trabalha
por palavra (bytes) ao invés de tiras de
setores.
A gravação ocorre em todos os discos no
nivel de bit.
Utiliza mecanismos de detecção e
correção de erros (Hamming)
Prof. Carlos Caldas
RAID Nível 2 (2)
113

Vantagens




Desvantagens



Requer que a rotação de todos os discos sejam sincronizadas
Exige muito do controlador porque ele tem que fazer uma
verificação de Hamming para cada leitura de bit
Indicações


Leitura rápida
Escrita rápida
Permite detecção e correção de falhas
Praticamente não é utilizado devido ao altissimo custo e ao fato
de que quase todos os discos rígidos novos saem de fábrica com
mecanismos de detecção de falhas implantados.
Mínimo de sete discos
Prof. Carlos Caldas
RAID Nível 2 (3)
114
Prof. Carlos Caldas
RAID Nível 3 (1)
115



Versão simplificada do RAID 2
Os dados são divididos entre os discos e há um
disco específico para utilização de paridade.
Através da verificação desta informação, é
possível assegurar a integridade dos dados, em
casos de recuperação.
Prof. Carlos Caldas
RAID Nível 3 (2)
116

Vantagens
 Leitura
rápida
 Escrita rápida
 Possui detecção de erros

Desvantagens
 Requer
que a rotação de todos os discos sejam
sincronizadas

Pelo menos 3 discos são necessários
Prof. Carlos Caldas
RAID Nível 3 (3)
117
Prof. Carlos Caldas
RAID Nível 4 (1)
118
RAID 4

Um disco
exclusivo de
paridade


Dividem os dados entre os discos, sendo
que um é exclusivo para paridade.
Funciona como o RAID 0 com paridade
das tiras.
Se um setor for atualizado é necessário
ler todos os drives para atualizar a
paridade. (Disco paridade é um
gargalo).
Prof. Carlos Caldas
RAID Nível 4 (2)
119

Vantagens
 Não
necessita sincronizar todos os discos como o RAID
3.

Desvantagens
 Desempenho

ruim para pequenas atualizações
Indicações
 Armazenamento

de arquivos grandes
Pelo menos 3 discos são necessários
Prof. Carlos Caldas
RAID Nível 4 (3)
120
Prof. Carlos Caldas
RAID Nível 5 (1)
121
RAID 5
Substituto dos
níveis 3 e 4
Paridade
distribuida


A paridade não fica destinada a um
único disco, mas a toda matriz.
Isso faz com que a gravação de
dados seja mais rápida, pois não é
necessário acessar um disco de
paridade em cada gravação.
Prof. Carlos Caldas
RAID Nível 5 (2)
122

Vantagens
 Minimiza
o gargalo sobre o disco de paridade
existente nos níveis 3 e 4

Indicações
 Propósitos
gerais, SGBD, Servidor de Arquivos,
etc.

Necessita de pelo menos 3 discos para
funcionar.
Prof. Carlos Caldas
RAID Nível 5 (3)
123
Prof. Carlos Caldas
Tipos híbridos
124
RAID 1+0

RAID 1+0

RAID 0+1



Combinação de discos espelhados (RAID-1) com a
segmentação de dados (data stripping) (RAID-0)
Se algum disco falhar assume-se o comportamento
RAID 1.
São necessários pelo menos 4 discos
RAID 0+1



Combinação dos níveis 0 (Striping) e 1 (Mirroring).
Se algum disco falhar assume-se o comportamento
RAID 0.
São necessários pelo menos 4 discos
Prof. Carlos Caldas
Barramento (1)
125


Meio de comunicação compartilhado que permite a
comunicação entre as unidades funcionais de um
computador.
Tipos de informação que trafega:
 Dados,
Endereço e Controle
Prof. Carlos Caldas
Barramento (2)
126

Entre as trocas de informações há uma relação
Mestre/Escravo
Prof. Carlos Caldas
Barramento (3)
127

Barramento de dados
Número de linhas de dados define a largura do
barramento de dados.
 Normalmente 8, 16, 32 e 64 bits.


A largura do barramento de dados constituí um
parâmetro fundamental para o desempenho global do
sistema

Exemplo:

O barramento de dados tem largura de 8 bits e cada instrução
tem tamanho de 16 bits. O processador tem de acessar duas
vezes o módulo de memória em cada ciclo de instrução.
Prof. Carlos Caldas
Barramento (4)
128

Principais considerações de projeto
 Temporização
 Síncrono
 Assíncrono
 Mecanismo
de arbitragem
 Tratamento de interrupções
Prof. Carlos Caldas
Barramento – Temporização (5)
129

Síncrono
 Um
sinal de relógio temporiza as operações do
barramento

Assíncrono
O
protocolo do barramento é definido com base em
relações de causa e efeito entre os sinais de controle
 Usa-se um protocolo de “handshaking”
Prof. Carlos Caldas
Barramento (6)
130

Mecanismo de arbitragem
 Centralizados
 Descentralizados
Prof. Carlos Caldas
Barramento (6)
131

Principais barramentos
 Interno
 Utilizado
internamente pelo microprocessador
 Barramento
Traseiro (Backside Bus ou Barramento de
Cache)
 Conecta
o processador à memória cache
 Barramento
Local (ou de Sistema ou Frontal (FSB)
 Conecta
o processador (ou memória cache) ao Chipset
(Ponte Norte)
Prof. Carlos Caldas
Barramento (7)
132
Prof. Carlos Caldas
Barramento (8)
133
Prof. Carlos Caldas
Barramento (9)
134
Prof. Carlos Caldas
Dispositivos de E/S
135

Controlador
 Controlar
o dispositivo e manipular para ele o acesso
ao barramento.

Dispositivo
 Dispositivo
propriamente dito: teclado, disco rígido,
pen drive, etc.

Driver
 Software
que vai enviar os comandos ao controlador
de dispositivo
Prof. Carlos Caldas
Métodos para controle de entrada e
saída
136



Entrada e saida programada
Interrupção
DMA
Prof. Carlos Caldas
DMA – Direct Memory Access
137


Implementada através de um
específico: o controlador de DMA
Três passos:
O
controlador
processador programa o controlador de DMA
 Identificação do dispositivo, operação a ser realizada,
endereço de memória (fonte ou destino dos dados),
quantidade de bytes a serem transferidos
 O controlador de DMA dirige a transferência de dados
entre o dispositivo e a memória
Prof. Carlos Caldas
Papéis do Sistema Operacional (1)
138
Máquina Virtual ou Estendida
(Top-Down)

Fornece uma camada
de abstração
simplificada que
permita aos usuários
interagir com o
hardware através de
instruções simples
denominadas chamadas
de sistema.
Gerente de Recursos
(Bottom-Up)

Gerencia as partes de
um sistema complexo
fornecendo uma
alocação ordenada e
controlada de
processadores,
memórias e dispositivos
de E/S entre vários
programas que
competem por eles.
Prof. Carlos Caldas
Papéis do Sistema Operacional (2)
Camada de abstração simplificada
139



Prover interfaces de acesso aos dispositivos, mais
simples de usar que as interface de baixo nível.
Tornar os aplicativos independentes do hardware.
Definir interfaces de acesso homogêneas para
dispositivos com tecnologias distintas.
Prof. Carlos Caldas
Papéis do Sistema Operacional (2)
Gerência de recursos
140





Cabe ao SO definir políticas para gerenciar o uso
de recursos de hardware pelos aplicativos e pelos
usuários.
Resolver disputas e conflitos
Prover justiça
Evitar a inatividade
Exemplos de recursos:
 Tempo
de uso
Prof. Carlos Caldas
Processos (1)
141

Definição
 Processo
é um programa em execução acompanhado
de um conjunto de atributos que permite ao Sistema
Operacional gerenciar a sua execução.
 Ambiente onde o programa é executado
 Contém
informações sobre a execução e recursos do sistema
que cada programa pode utilizar.
Prof. Carlos Caldas
Processos
142

Estrutura
 contexto
de hardware
 contexto de software
 espaço de
endereçamento

As três partes mantêm
todas as informações
necessárias à
execução de um
programa.
Prof. Carlos Caldas
Processos
143

Contexto de Hardware
 Armazena
o conteúdo dos registradores da CPU
 Registradores
gerais
 Registradores específicos: PC, SP (stack pointer) e PSW
(program status word).
Prof. Carlos Caldas
Processos
Troca de contexto
Sistema Operacional
Processo B
Processo A
Salva o conteúdo dos registradores
do Processo A
Carrega o conteúdo dos
registradores do Processo B
Salva o conteúdo dos registradores
do Processo B
Carrega o conteúdo dos
registradores do Processo A
144
Prof. Carlos Caldas
Processos
Estrutura – Contexto de Software (1)
145

Limites e características dos recursos que podem ser alocados pelo
processo.



Definidos na criação
Alterados durante a existência
Arquivo de usuários.

Especifica os limites dos recursos que cada processo pode alocar, sendo
gerenciado pelo administrador do sistema.
Prof. Carlos Caldas
Processos
Estrutura – Contexto de Software (2)
146

Contexto de Software
 PID
(Process Identification)
 Quotas
 arquivos
abertos simultâneamente,
 operações I/O pendentes,
 processos, subprocessos e
 threads que podem ser criadas,
 espaço em disco, etc.
 Privilégios
 Prioridade
de execução,
 desativação sistema,
 interrupção de processos, etc.
Prof. Carlos Caldas
Processos
Estrutura – Espaço de endereçamento
147


Área de memória pertencente ao processo onde
instruções e dados do programa são armazenados
para execução.
Cada processo possui seu próprio espaço de
endereçamento, que deve ser devidamente protegido
do acesso dos demais processos.
Prof. Carlos Caldas
Processos
Estrutura - Resumo
148
nome
registradores gerais
PID
dono (UID)
registrador PC
prioridade de execução
data/hora de criação
Contexto de
Software
Contexto de
Hardware
registrador SP
tempo de processador
privilégios
Programa
Espaço de
Endereçamento
Endereços de memória
principal alocados
Prof. Carlos Caldas
registrador de status
Processos
Implementação (1)
149



Tabela de processo
Bloco de Controle de Processo (Process Control
Block – PCB).
A tabela de processos geralmente é limitado por
um parâmetro do sistema operacional que permite
especificar o número máximo de processos que
podem ser suportados simultaneamente pelo
sistema.
Prof. Carlos Caldas
Processos
Implementação (2)
150
Gerenciamento de Processos
•Identificador (ID) do
processo
•ID. Processo pai
•Registradores
•Contador de
programa
•Palavra de estado
do programa
•Ponteiro de pilha
•Estado do processo
•Prioridade
•Parâmetros de
escalonamento
•Grupo do processo
•Sinais
•Momento em que o
processo iniciou
•Tempo usado da
CPU
•Tempo de CPU do
filho
•Momento do
próximo alarme
Gerenciamento de
memória
Gerenciamento de
arquivos
•Ponteiro para o
segmento de código
•Ponteiro para o
segmento de dados
•Ponteiro para o
segmento de código
•Diretório-raiz
•Diretório de
trabalho
•Descritores de
arquivos
•Identificador (ID) do
usuário
•Identificador (ID) do
grupo
Prof. Carlos Caldas
Campos de uma PCB
(ou tabela de processos) típica
Processos
Estados (1)
151



Execução (Running)
Pronto (Ready)
Espera ou Bloqueado (Wait / Blocked)
Prof. Carlos Caldas
Processos
Estados (3)
152
Execução
Término
Espera
Pronto
Espera
Pronto
Residente na MP
Não Residente na MP
Prof. Carlos Caldas
Criação
Processos
Classificação
153

Utilização processdor e dispositivos I/O
 CPU
Bound
 Maior
 I/O
parte do tempo no estado de Execução
Bound
 Maior
parte do tempo bloqueado por realizar muitas
operações I/O.

Comunicação com usuário
 Foreground
 Background
Prof. Carlos Caldas
Implementação de concorrência
154
Processo D
Processo A
Processos
Independentes
Processo C
Processo B
Subprocessos
Prof. Carlos Caldas
Processo E
Criação de Processos
155

Há quatro eventos principais que fazem com que
processos sejam criados:
Início do sistema
 Execução de uma chamada ao sistema de criação de
processo por um processo em execução.
 Uma requisição do usuário para criar um processo novo.
 Início de um job em lote.


Chamadas de Sistema
Unix/Linux  Fork
 Windows  CreateProcess

Prof. Carlos Caldas
Processos
Término
156





Saída normal (voluntária)
Saída por erro (voluntária)
Erro fatal (involuntário)
Cancelamento por um outro processo (involuntário)
Chamadas de Sistema
 kill
 Windows  TerminateProcess
 Unix/Linux
Prof. Carlos Caldas
Política de Escalonamento
157


Utilização do Processador (CPU)
Tempo gasto pela CPU na execução dos processos do
usuário.
Throughput (Vazão)
Número de processos executados em um determinado
intervalo de tempo.
Prof. Carlos Caldas
Política de Escalonamento
158


Tempo de Processador (CPU) ou CPU Burst
É o tempo que um processo leva no estado de
execução durante seu processamento.
Tempo de Espera
Tempo total que um processo permanece na fila de
pronto durante seu processamento, aguardando para
ser executado.
Prof. Carlos Caldas
Política de Escalonamento
159


Tempo de Turnaround
É o tempo que um processo leva desde a sua
criação até seu término.
Tempo de Resposta
É o tempo decorrido entre uma requisição ao
sistema ou à aplicação e o instante em que a
resposta é exibida.
Prof. Carlos Caldas
Política de Escalonamento
160


Não-Preemptivo
Neste tipo de escalonamento, quando um processo está em
execução, nenhum evento externo pode ocasionar a perda do
uso da CPU.
O processo somente sai do estado de execução caso termine seu
processamento ou execute instruções do próprio código que
ocasionem uma mudança para o estado de espera.
Preemptivo
Neste tipo de escalonamento o sistema operacional pode
interromper um processo em execução e passá-lo para o estado
de pronto, com o objetivo de alocar outro processo na CPU.
Prof. Carlos Caldas
Gerência do Processador
FIFO ou FCFS
161

FIFO (first in, first out)
 Conhecido
como FCFS (first come, first served)
 O processo que chegar primeiro ao estado de pronto é
selecionado para execução.
 Sempre que chega um processo no estado de pronto, ele é
colocado no final da fila.
 Se um processo for para o estado de espera, o próximo da
fila é escalonado.
 Quando um processo do estado de espera volta para o
estado de pronto, este vai para o final da fila.
Prof. Carlos Caldas
Gerência do Processador
Cooperativo
162



O escalonamento cooperativo é uma implementação que
busca aumentar o grau de multiprogramação em políticas
de escalonamento que não possuam mecanismos de
preempção.
Neste caso, um processo em execução pode
voluntariamente liberar o processador, retornando à fila de
pronto e possibilitando que um novo processo seja
escalonado, permitindo assim uma melhor distribuição no
uso da CPU.
A principal característica do escalonamento cooperativo
está no fato de a liberação do processador ser uma tarefa
realizada exclusivamente pelo processo em execução, que
de uma maneira cooperativa libera a CPU.
Prof. Carlos Caldas
Gerência do Processador
163

SJF – Shortest Job First
 Seleciona
o processo que tiver o menor tempo de
processador (burst) ainda por executar.
Término
Fila dos processos no estado de Pronto
Criação
Execução
Espera
Prof. Carlos Caldas
Gerência do Processador
164

SRT (Shortest Remaining Time)
 Toda
vez que um processo no estado de pronto tem um
tempo de processador estimado menor do que o
processo em execução, o sistema operacional realiza
uma preempção substituindo-o pelo novo processo
 Escalonamento não preemptivo
Prof. Carlos Caldas
Gerência do Processador
Fila Circular ou Round Robin
165
Término
Fila dos processos no estado de Pronto
Criação
Execução
Preempção por tempo
Espera
Prof. Carlos Caldas
Gerência do Processador
Fila Circular Virtual
166
Término
Fila dos processos no estado de Pronto
Criação
Execução
Preempção por tempo
Fila auxiliar
Espera
Prof. Carlos Caldas
Gerência do Processador
167
Escalonamento por Prioridades
Fila dos processos no estado de Pronto
Prioridade P1
Término
Prioridade P2
Criação
Execução
Prioridade Pn
Preempção por Prioridade
Espera
Prof. Carlos Caldas
Gerência do Processador
168
Escalonamento Circular com Prioridades
Fila dos processos no estado de Pronto
Prioridade P1
Término
Prioridade P2
Criação
Execução
Prioridade Pn
Preempção por Tempo ou Prioridade
Espera
Prof. Carlos Caldas
Gerência do Processador
Escalonamento por Múltiplas Filas com Realimentação
169
Fila dos processos no estado de Pronto
Criação
Quantum
Execução  Espera Pronto
Maior
Prioridade
Prioridade P1
Menor
Quantum
Execução  Pronto
Execução  Espera Pronto
Prioridade P2
Execução  Pronto
Execução  Espera Pronto
Prioridade P3
Execução  Pronto
Fila Circular ou Round robin
Menor
Prioridade
Prioridade Pn
Prof. Carlos Caldas
Maior
Quantum
Gerência do Processador
Escalonamento em Sistema de Tempo Real
170

Sistemas de Tempo Real
Aplicação deve ser executada em sistemas operacionais de
tempo real
 O escalonamento em sistemas de tempo real deve levar em
consideração a importância relativa de cada tarefa na
aplicação.
 O escalonamento por prioridades é o mais adequado, já
que para cada processo uma prioridade é associada em
função da importância do processo dentro da aplicação.
 No escalonamento para sistemas de tempo real não deve
existir o conceito de quantum, e a prioridade de cada
processo deve ser estática.

Prof. Carlos Caldas
Objetivos da gerência de memória
171





Manter na memória principal o maior número de
processos residentes.
Permitir que novos processos sejam aceitos e
executados mesmo na ausência de espaço livre na
memória principal.
Permitir a execução de programas que sejam
maiores que a memória física disponível.
Proteger áreas de memória
Oferer mecanismos de compartilhamento de
memória.
Prof. Carlos Caldas
Objetivos da gerência de memória
172



Manter o controle de quais partes da memória
estão em uso e quais não estão.
Alocar memória quando um programa precisa e
desalocar quando ele deixa de precisar.
Gerenciar a troca de processso (swapping) entre a
memória e o disco
Prof. Carlos Caldas
Sistemas de Gerenciamento de
Memória
173

Tipos
 Movem
processos entre a memória principal e a
secundária
 Não movem processos entre a memória principal e
secundária
 Monoprogramação
Sem Swap ou Paginação
 Multiprogramação com partições fixas
Prof. Carlos Caldas
Sistemas de Gerenciamento de
Memória
174
Alocação de memória
Sem Swapping
Alocação Contígua Simples
Sem Proteção
Com
Proteção
Overlay
Com Swapping
Alocação Particionada
Estática
Absoluta
Alocação
Particionada
Dinâmica
Relocável
Prof. Carlos Caldas
Processo
Inteiro
Memória Virtual
Paginação
Segmentação
Armazenamento em disco (1)
175
Prof. Carlos Caldas
Armazenamento em disco
176
Prof. Carlos Caldas
Armazenamento em disco
177



O disco pode ser divido logicamente em partições.
No setor denominado “Setor 0” está o MBR
MBR – Master Book Record (Registro de
Inicialização Mestre)
 Apenas
uma partição Ativa
 Permite até 4 partições primárias
 Outras partições extendidas
 Boot loaders são gravados no MBR.
Prof. Carlos Caldas
Estruturas de Arquivos (1)
178
Estrutura deve ser definida no momento da
criação
Prof. Carlos Caldas
Estruturas de Arquivos (2)
179

Organização não estruturada ou sequência de
bytes
 Mais
comumente utilizado: Windows, Linux
 Significado ao conteudo do arquivo é dado pela
aplicação
Prof. Carlos Caldas
Estruturas de Arquivos (3)
180

Sequência de registros ou registros de tamanho fixo
 Uma
operação de leitura retorna um registro
 Uma operação de escrita escreve um registro
 Exemplo
dos cartões perfurados
 Não mais utilizado
Prof. Carlos Caldas
Estruturas de Arquivos (4)
181

Árvore de registros ou registros de tamanho
variável
O
arquivo é composto por uma árvore de registros.
Cada registro possui uma chave em uma posição fixa
do registro.
 Árvore é ordenada pela chave que é utilizada para se
realizar buscas
Prof. Carlos Caldas
Métodos de acesso utilizados
182


O sistema de arquivos pode provar mais de um
método de acesso a seus arquivos
Sequencial
 Conveniente
para dispositivos de armazenamento
sequenciais

Acesso aleatório
 Operação
read é utilizada para indicar em qual
posição do arquivo se inicia a leitura
 Operação seek é fornecida para estabelecer a
posição atual
Prof. Carlos Caldas
Arquivos - Chamadas de Sistema
183










Create
Delete
Open
Close
Read
Write
Append
Truncate
Get Attributes
Set attributess
Prof. Carlos Caldas
Diretórios
184


Contém entradas associadas aos arquivos onde cada
entrada armazena informações como localização física,
nome, organização e demais atributos
Implementações
Single Level Directory
 Master File Directory/User File Directory
 Tree Structured Directory

Caminho absoluto
 Caminho relativo / diretório de trabalho

Prof. Carlos Caldas
Diretórios
185
Prof. Carlos Caldas
Gerência de alocação em disco
186

Alocação Contígua (1)
 Consiste
em armazenar um arquivo em blocos
seqüencialmente dispostos no disco.
 Estratégias
 First
fit
 Best-fit
 Worst-fit
Prof. Carlos Caldas
Gerência de alocação em disco
187

Alocação Contígua (2)
Prof. Carlos Caldas
Gerência de alocação em disco
188

Alocação contígua (3)
 Vantagens
 Simples
de implementar: endereço em disco do primeiro
bloco e o tamanho do bloco
 Excelente desempenho de leitura
 Problema
 Fragmentação
É
necessário saber antecipadamente o tamanho do novo
arquivo.
Prof. Carlos Caldas
Gerência de alocação em disco
189

Alocação por lista encadeada
Prof. Carlos Caldas
Gerência de alocação em disco
190

Alocação por lista encadeada
 Vatanges
 Todos
os blocos do disco podem ser utilizados
 Desvantagens
 Busca
aleatória no disco é algo extremamente lento
Prof. Carlos Caldas
Gerência de alocação em disco
191


Alocação por lista
encadeada usando
tabela na memória (1)
Vantagens


Resolve o problema do
acesso aleatório ao
disco
Desvantagem

A tabela inteira deve
estar na memória
consumindo muita
memória principal.
Prof. Carlos Caldas
Gerência de alocação em disco
192

Alocação indexada (I-node) (1)
 Associa
a cada arquivo uma tabela chamada i-node.
 A tabela só é trazida para a memória quando o
arquivo é aberto.
 Vantagens
 Economiza
muito espaço na memória principal em relação à
lista encadeada usando tabela na memória.
Prof. Carlos Caldas
Gerência de alocação em disco
193
Prof. Carlos Caldas
Gerenciamento do espaço em disco
194

Questões de projeto do sistema de arquivos
 Tamanho
do Bloco
 Quotas de espaço em disco
 Confiabilidade do sistema de arquivos
 Cópias de segurança
Prof. Carlos Caldas
Gerência de espaço livre
195

Tabela de Mapa de bits
 Problema:


excessivo gasto de memória
Lista encadeada
Tabela de blocos livres
 Leva
em consideração que blocos contíguos são
geralmente alocados ou liberados simultaneamente.
Contém o endereço do primeiro bloco e o número de
blocos livres contíguos que se seguem
Prof. Carlos Caldas
Proteção de acesso
196

Mecanismos
 Senha
de acesso por arquivo
 Grupos de usuário (Dono, Grupo e Todos)
 Lista de controle de acesso (Access Control List – ACL)
Prof. Carlos Caldas
Técnicas de Escrita de Cache
197

Write-Back
 CPU
escreve os dados diretamente no cache, cabendo
ao sistema a escrita posterior (assíncrona) na memória
principal.
 Rápido

Write-Through
 CPU
escreve na memória cache e o sistema realiza
uma escrita síncrona (praticamente ao mesmo tempo)
na memória principal.
 Lento
Prof. Carlos Caldas
Gerência de Dispositivos
Subsistema de Entrada e Saída
198
Prof. Carlos Caldas
Questão 15 - Resolução
199

Seja X = Cód. Operação; E = Endereço
15 referenciam 3 endereços
14 referenciam 2 endereços
16 não apresentam referencia a endereço
XXXX EEEE EEEE EEEE
15 instruções referenciam 3 endereços. Sobra 1 representação
0000 YYYY EEEE EEEE
14 instruções referenciam 2 endereços. Sobra 2 representações
0000 0000 XXXX XXXX
0000 0001 XXXX EEEE
Fixando as 16 que não referenciam endereço em
0000 0000 0000 XXXX
Sobram 15 representações
Sobram 16 representações que podem referenciar 1 endereço
Resultado = 15 + 16
Prof. Carlos Caldas
Questão G1 - Resolução
200

Algoritmo SJF

Algoritmo FCFS
Processo
Tempo de Espera
Processo
Tempo de Espera
P2
1
P1
10
P3
1+2=3
P2
10 + 1 = 11
P4
3+3=6
P3
11 + 2 = 13
P5
6 + 5 = 11
P4
13 + 3 = 16
P1
11+10 = 12
P5
16 + 5 = 21
Média
(1+3+6+11+12)/5 =
33/5 =
6,6
Média
(10+11+13+16+21)/5 =
71/5 =
14,2
CPU Burst
P1
P2
10
1
P3
P4
P5
2
3
5
Prof. Carlos Caldas