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Sistemas Operacionais Modernos

Capitulo 1

1. O que é multiprogramação?

Multiprogramação são vários programas que estão na memória ao mesmo tempo. Enquanto um espera por entrada-saída para poder concluir sua tarefa, outro pode ser executado, resultando na utilização alta da CPU.

2. O que é a técnica de Spooling? Você acha que computadores pessoais avançados terão o spooling como uma característica padrão no futuro?

Spooling é o processo de colocar os dados em uma área de trabalho temporária, buffer, onde outro programa pode acessar os dados nesta área mais tarde. É útil, pois quando se usa dispositivos de velocidades diferentes, o dispositivo mais lento pode acessar o buffer e não irá obrigar o dispositivo mais rápido ficar esperando. Acredito que sim.

3. Nos primeiros computadores, todo byte de dados lido ou escrito que essa organização tem para a multiprogramação?

A principal função da multiprogramação é não deixar a CPU ociosa enquanto outros processos em execução estão realizando operações que não requerem seu uso (operações de I/O). No caso de não haver DMA, a CPU ficaria ocupada com as operações de I/O, que podem ser muito demoradas, não podendo realizar outras tarefas

4. A ideia da família de computadores foi introduzida nos anos 60 com os computadores de grande porte IBM System/360. Esta ideia esta morta e sepultada ou ainda vive?

Esta ideia está viva.

5. Uma razão para a demora da adoção das interfaces gráficas GUI era o custo do hardware necessário para suporta-las. De quanta RAM de vídeo se precisa para suportar uma tela de texto monocromática com 25 linhas x 80 colunas de caracteres? Quanto é necessário para suportar um mapa de bits com 1024 x 768 pixels de 24 bits? Qual é o custo dessa RAM em preços de 1980 (5 dólares/KB)? Quanto custa agora?

Para a primeira situação seria necessário 16KB, supondo que para cada caractere seria ocupado oito bits. Já para a segunda situação seria necessário 18874368KB. Nos anos de 1980 custaria em média à primeira situação 80 dólares, e a segunda opção seriam em média 94371840 dólares. Hoje em dia a primeira solução custa 0,00042 e a segunda custaria 0,49 dólares

6. Há várias metas de projeto na construção de um sistema operacional; por exemplo, utilização de recursos, oportunidade, robustez etc. Dê um exemplo de duas metas de projeto que possam ser contraditórias.

Estrutura: sistemas distribuídos podem refletir a estrutura organizacional à qual eles servem;

Proteção: sistemas distribuídos podem oferecer mais segurança do que sistemas centralizados. A segurança resulta muito mais da distribuição lógica do sistema do que da sua distribuição física

7. Das instruções a seguir, quais só podem ser executadas em modo núcleo?

(a) Desabilite todas as interrupções

(b) Leia o horário do relógio

(c) Altere o horário do relógio

(d) Altere o mapa de memória

Alternativas (a), (c) e (d).

8. Considere um sistema que tem duas CPUs e cada CPU tem dois threads(hyperthreading). Suponha que três programas, P0, P1 e P2, sejam iniciados com tempos de execução de 5, 10 e 20 ms, respectivamente. Quanto tempo seria necessário para concluir a execução desses programas? Suponha que todos os três programas sejam 100% CPU bound (limitados pela CPU, ou seja, que não fazem E/S), não bloqueiem durante a execução e não mudem de CPUs uma vez realizada a atribuição.

Considerando a eficácia do hyperthreading em 15% ficaria P0 0,75ms + P1 1,5ms + P2 3ms = 1,75ms / 2 CPUs = 0,875ms.

9. Um computador tem um pipeline de quatro estágios. Cada estágio leva o mesmo tempo para fazer seu trabalho - digamos, 1ns. Quantas instruções por segundo essa máquina pode executar?

(1/n). Onde n é nano.

10. Considere um sistema de computador que tem memória cachê, memória principal (RAM) e disco. O sistema operacional usa memória virtual. São necessários 2 ns para acessar uma palavra a partir da RAM e 10 ms para acessar uma palavra a partir do disco. Se a taxa de acerto da cache é de 95% e da memória principal (após uma falta de cache) é e 99%, qual é o tempo médio de acesso a uma palavra?

1 ns

11. Um revisor alerta sobre um erro de ortografia no original de um livro-texto sobre sistemas operacionais que está para ser impresso. O livro tem aproximadamente 700 páginas, cada uma com 50 linhas de 80 caracteres. Quanto tempo será preciso para percorrer eletronicamente o texto no caso de a cópia estar em cada um dos níveis de memória da Figura 1.7? Para métodos de armazenamento interno, considere que o tempo de acesso é dado por caractere; para discos, considere que o tempo é por bloco de 1024 caracteres; e, para fitas, que o tempo dado é a partir do início dos dados com acesso subsequente na mesma velocidade que o acesso a disco.

Multiplicando os números temos que o livro tem 700x50x80=2.8M caracteres. Na memória principal temos um acesso de 2.8M * 10ns = 0,0028s. Em disco ou fitas, temos um acesso por blocos de 1024 caracteres, logo precisamos de pelo menos 2735 acessos o que leva 2735x10ms=27,35s. Como o livro não cabe na cache, tão pouco nos registradores, não faz sentido comparar estes tempos. Porém, caso se tenha uma cache suficientemente grande teríamos um acesso em 1/5 do tempo do acesso pela memória principal, um acesso em 0,000056s.

12. Quando um programa de usuário faz uma chamada ao sistema para ler ou escrever um arquivo em disco, ele fornece uma indicação de qual arquivo ele quer, um ponteiro para o buffer de dados e um contador. O controle então é transferido ao sistema operacional que chama o driver apropriado. Suponha que o driver inicie o disco, termine e só volte quando uma interrupção ocorrer. No caso da leitura do disco, obviamente quem chama deverá ser bloqueado (pois não há dados para ele). E no caso da escrita no disco? Quem chama precisa ser bloqueado aguardando o final da transferência do disco?

Logicamente é equivalente, mas em alguns casos essa soma feita pode ser desnecessária, já que mesmo sem a soma o valor estaria maior do que o registrador-limite.