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1) (TAN-2003) Suponha que um computador possa ler ou

screver uma palavrade memria em 10ns. Suponha tambm

ue, quando uma interrupo ocorre, todosos 32

egistradores da CPU mais o contador de programa e a PSW

o colocadosna pilha. Qual o nmero mximo de

nterrupes por segundo que essa mquina pode processar?

Uma interrupo requer colocar 34 words na pilha. Retornar

e interrupo requer recuperar 34 words na pilha. S isso

ura 680ns. Assim, o nmero mximo de interrup es por

egundo em torno de 1,47milhes, assumindo -se nenhum

trabalho para cada interrupo.

2) (TAN-2003) O que independncia de dispositivo? Por que

sta caracterstica desejvel?

) O que so dispositivos de bloco e de caracter? D exemplose cada um.

Dispositivos de bloco: E/S realizada com blocos de dados do

tamanho de mltiplos bytes. Ex: disco rgido.

Dispositivos de caracter: E/S realizada de forma sequencial,

m caracter por vez. Ex: teclado

) Diferencie E/S separada da memria de E/S mapeada em

emria. Cite 2 vantagens e 2 desvantagens do segundo

odelo (mapeada).

E/S separada da memria: usa um espao de

ndereamento prprio e instrues especiais da CPU para

fetuar E/S

E/S mapeada em memria: utiliza a via de endereos para

nderear tanto a memria quanto dispositivos de E/S.

Instrues de acesso a memria so tambm usadas para

cessar os dispositivos.

Vantagens: Dispositivos de E/S podem ser acessados da

esma maneira que memria ordinria; instrues especiais

e E/S so desnecessriasDesvantagens: a memria existente nos endereos

apeados no pode mais ser usada; maior complexidade do

ardware para detectar endereos mapeados e proteo

) Explique E/S programada, orientada interrupo e DMA.

Com E/S programada, os dados so trocados entre a CPU e o

dulo de E/S. A CPU executa um programa que lhe d o

ontrole direto da operao de E/S, incluindo a apreenso

o status do dispositivo, a emisso de comandos de leitura e

e escrita e a transferncia de dados. Quando a CPU emite

m comando para o mdulo de E/S, deve esperar at estar

ompleta a operao de E/S. Se a CPU for mais rpida que o

dulo de E/S, isto um desperdcio de tempo de CPU.

Com E/S conduzida por interrupo a CPU emite um

omando de E/S, continua a executar outras instrues e

nterrompida pelo mdulo de E/S quando este tiver concludo

seu trabalho. Tanto com E/S programada como por

nterrupo, a CPU responsvel por extrair os dados da

emria principal e armazenar os dados na memria, paraada ou para entrada de dados, respectivamente.

A alternativa conhecida por acesso directo

emria (DMA). Neste modo, o mdulo de E/S e a memria

rincipal trocam dados directamente, sem envolvimento da

PU.

) [SIL-2009] Quando multiplas interrupes de diferentes

ispositivosocorrem ao mesmo tempo, um esquema de

rioridades deve ser utilizadopara determinar a ordem na

ual as interrupes devem ser atendidas.Discuta quais

spectos devem ser considerados na atribuio destas

rioridades.

H tcnicas de identificao de dispositivos que disparam

nterrupes que permitem criar um esquema de prioridades.

o caso de mltiplas linhas, a CPU seleciona apenas a linha de

rioridade com prioridade mais elevada. Com sondagem por

oftware a ordem pela qual os dispositivos so sondados

etermina a prioridade. Similarmente, a ordem dos mdulos

uma cadeia priorizada determina a sua prioridade.Finalmente, a arbitragem do barramento pode empregar um

squema de prioridade.

Interrupes de carter crtico como falhas de alimentao,

elgio e dispositivos sem buffers devem ter maior prioridade,

ssim como interrupes de hardware sobre as de software.

) [SIL-2009] Tipicamente, ao termino de uma operacao de

I/O, uma nica interrupcao e levantada e e tratada

propriadamente pelo processador. Em certos casos, porem,

codigo de tratamento da interrupcao pode serdividido em 2

artes. A primeira parte executa imediatamente apos

termino da operacao de I/O, e esta parte escalona uma

egunda interrupcao para a segunda parte ser executada mais

tarde. Qual o proposito de se utilizar esta estratgia no

rojeto de tratadores de interrupcao? Cite um SO que se

tiliza destaestrategia.

inteno permitir que apenas o cdigo mais crtico,

bsolutamente necessrio, tenha que ser executado

mediatamente aps a interrupo, e que as partes norticas possam ser deixadas para depois. Precisa -se da

momentos crticos; de uma maneira eficiente de despachar o

tratador de interrupes de dispositivo apropriado sem ter

que, primeiro, verificar todos os dispositivos para ver quem

disparou a interrupo; de interrupes multinvel, para que o

SO possa distinguir entre interrupes de alta e baixa

prioridade para corresponder com o devido grau de urgncia.

9) [SIL-2009] Como a DMA aumenta a concorrencia do

sistema? Como elacomplica o projeto do hardware?

Permitindo que a CPU realize tarefas enquanto o sistema de

DMA transfere dados por meio dos barramentos de sistema e

de memria. O projeto do hardware complicado porque o

DMA precisa ser integrado ao sistema e o sistema precisa

permitir que o controlador de DMA seja um c ontrolador do

barramento. O roubo de ciclos tambm pode ser necessrio

para permitir que o CPU e o controlador de dados

compartilhem o uso do barramento de memria.

10) O que uma interrupo precisa? Quais so suas

caractersticas?

So uma forma de garantir que um sistema com

processamento de interrupes possa continuar a execuo

correta das instrues, e para serem classificadas assim

devem obedecer s seguintes exigncias :

- Todas instrues despachadas antes da instruo indicada

pelo contador de programa salvo j terminaram sua execuo,

e modificaram corretamente o estado do processo;

- Todas instrues despachadas aps a instruo indicada pelo

contador de programa no foram executadas e no

modificaram o estado do processo;

- Se uma interrupo foi causada por uma instruo, o

contador de programa aponta para aquela instruo. Esta

instruo de interrupo deve estar ou completamente

executada ou completamente no executada.

Com uma interrupo precisa, o estado do processo que

ocorreu logo antes do processamento da interrupo descrito como serialmente correto. Isto significa que o estado

do processo est como se o programa tivesse sido executado

serialmente, uma instruo de cada vez.

11) Explique as 4 camadas do software de E/S.

- Gestores de interrupo: acorda o driver quando a operao

de E/S terminar.

- Drivers de dispositivo: verifica estado e programa registros

de dispositivos

- Software independente de dispositivos nam ing, proteo,

buffering, reserva de recursos

- Processos utilizadores: camada de rotina de E/S, configura

E/S, spooling

12) (TAN-2003) Em qual das quatro camadas do software de

E/S se realiza cadauma das seguintes atividades:

a) Calcular a trilha, setor e cabeote para uma leitura do

disco.

b) Escrever comandos no registradores do dispositivo.c) Verificar se o usurio tem permisso para usar o

dispositivo.

d) Converter inteiros binrios em ASCII para impresso.

13) (TAN-2003) Por que os arquivos de sada para a

impressora so normalmentecolocados em um spool no disco

antes de serem impressos?

Porque a impressora no aceitar mais trabalhos at

completar o atual; colocando-os no disco, pode-se criar uma

fila em que trabalhos so facilmente adicionados e removidos.

14) (TAN-2003) Em um certo computador, o tratador de

interruo de relgio requer 2ms (incluindo a troca de

processos) para cada tique do relgio. O relgio trabalha a

60Hz, Qual frao da CPU dedicada ao relgio?

Em um intervalo t, so geradas 60t interrupes. Tempo gasto

com as interrupes: T = 60t . 2ms. Frao da CPU: T/t =

120ms = 0,12 = 12%

15) [SIL-2009] Descreva 3 circunstancias nas quais se deve

utilizar I/Obloqueante. Descreva 3 circunstancias nas quais se

deve utilizar I/Onao-bloqueante. Por que simplesmente nao

se implementa I/O nao-boqueantee coloca-se os processos

em espera ociosa (busy-wait) ate que seus dispositivos

estejam prontos?

Geralmente, o bloqueio de E/S apropriado quando o

processo s estiver esperando porum evento especfico.

Alguns exemplos incluem um disco, fita ou teclado lido por

uma aplicao. A E/S no-bloqueante til quando a E/S pode

vir de mais de uma origem e a ordem da chegada da E/Sno

predeterminada. Alguns exemplos incluem daemons de rede

escutando mais de um socket derede, gerenciadores de

janelas que aceitam movimento do mouse e entrada do

teclado, e programasde gerenciamento de E/S, como um

comando copy que copia dados entre dispositivos de E/S. No

ltimo caso, o programa poderia otimizar seu desempenho

colocando a entrada e a sada em buffer e usando a E/S no -

ocupados.A E/S no-bloqueante mais complicada para

programadores, devido ao encontro assncrono que

necessrio quando ocorre uma E/S. Alm disso, a espera

ocupada menos eficiente do que a E/Scontrolada por

interrupo, de modo que o desempenho geral do sistema

diminuiria.

16) (TAN-2003) Muitas verses do Unix usam um inteiro de 32

bits sem sinalpara manter o controle da hora como o nmero

de segundos desde a origem dotempo. Quando esses

sistemas vo zerar novamente o horrio (ano e ms)?

Podemos esperar que isso realmente ocorra?

O nmero de segundos de um ano em mdia

365,25x24x3600 = 31557600. O contador zera por volta de

2^32s, aps janeiro de 1970. O valor de 2 32/ 3155760 0

136,1 anos, ento o contador ir zerar em 2106,1 = 02/2106.

At l certamente todos os computadores sero mais de

64bits, ento isso no acontecer provavelmente.

17) Explique o algoritmo do elevador. Para que serve?

18)Exlique como se d o processo de boot (carga do sistema

operacional) emum PC.

Inicialmente, todo o cdigo do sistema operacional reside

memria secundria como discos e fitas. Toda vez que um

computador ligado, o sistema operacional tem que ser

carregado da memria secundria para a memria principal.

Esse procedimento realizado por um programa localizado

em um bloco especfico do disco (boot block).

19) Explique o que , e para que serve, o entrelaamento

utilizado na formataode um disco.

20) Quais so as trs maneiras de se manter a hora do dia.

Explique cadauma delas.

SISTEMAS DE ARQUIVOS

1) [SIL-2009] Por que alguns sistemas rastreiam o tipo de um

arquivo, enquanto outros deixam esta tarefa para o usuario e

outros simplesmentenao implementam multiplos tipos de

arquivos? Que sistema e "melhor"?

Alguns sistemas permitem diferentes operaes sobre o

arquivo com base no tipo do arquivo (por exemplo, um

arquivo ascii pode ser lido como um stream, enquanto um

arquivo de banco de dados pode ser lido por um ndice para

um bloco). Outros sistemas deixam tal interpretaodos

dados de um arquivo para o processo e no oferecem ajuda

no acesso aos dados. O melhormtodo depende das

necessidades dos processos no sistema e das demandas que

os usurios fazemsobre o sistema operacional. Se um sistema

executar principalmente aplicaes de banco de dados,pode

ser mais eficiente para o sistema operacional implementar um

arquivo tipo banco de dados eoferecer operaes

apropriadas, em vez de fazer com que cada programa as

implemente (possivelmente, de diferentes maneiras). Para

sistemas de uso geral, pode ser melhor implementar apenas

ostipos de arquivo bsicos, para manter o tamanho do

sistema operacional menor e permitir o mximo de liberdade

aos processos no sistema.

2) [SIL-2009] De maneira similar, alguns sistemas dao suporte

a muitostipos de estruturas para os dados de um arquivo,

enquanto outros daosuporte apenas a um stream de bytes.

Quais sao as vantagens e desvantagensde cada abordagem?

3) (TAN-2003) D 5 nomes diferentes de caminhos para o

arquivo /etc/passwd.Dica: pense sobre as entradas de diretrio "." e "..".

4) (TAN-2003) No Windows, quando um usurio d dois

cliques sobre um arquivo

relacionado pelo Windows Explorer, executado um

programa e aquele arquivo

oferecido como parmetro. Liste duas formas diferentes de

como o sistema

operacional poderia saber qual programa executar.

5) (TAN-2003) Nos primeiros sistemas Unix, os arquivos

executveis (arquivos a.out)

comeavam com um nmero mgico muito especfico que

no era escolhido

aleatoriamente. Esses arquivos eram iniciados por um

cabealho, seguido

pelos segmentos de cdigo e de dados. Por que um nmero

especfico foi

escolhido para os arquivos executveis, se outros tipos dearquivos tinham

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alavra?

) (TAN-2003) Alguns sistemas operacionais fornecem uma

hamada ao sistema

"rename" para atribuir um novo nome a um arquivo. H

lguma diferena entre

sar esta chamada para alterar o nome de um arquivo e

penas copi-lo

ara um novo arquivo com o novo nome e depois remover o

ntigo?

) (TAN-2003) Um sistema operacional simples suporta

omente um diretrio,

as permite que o diretrio tenha muitos arquivos com

tamanhos arbitrrios

e nomes. Pode ser aproximadamente simulado um sistema

ierrquivo derquivos? Como?

) (TAN-2003) Considere a rvore de diretrios da Figura 6.10.

e /usr/jim

for o diretrio de trabalho, qual o nome do caminho

bsoluto para o

rquivo cujo caminho relativo ../ast/x?

) Quando se fala em arquivos armazenados em disco,

iferencie fragmentao

nterna de fragmentao externa.

10) (TAN-2003) A alocao contgua de arquivos leva a uma

fragmentao do

isco, conforme mencionado no texto, pois algum espao no

ltimo bloco do

isco ser desperdiado nos arquivos cujo tamanho no

orresponda a um

mero integral de blocos. Essa fragme ntao interna ouxterna? Explique.

11) (TAN-2003, adaptado) Um modo de usar a alocao

ontgua de disco e no

ofrer com as lacunas compactar o disco toda vez que um

rquivo for

emovido. Faz algum sentido essa compactao? Explique.

12) (TAN-2003) Alguns compradores de dispositivos digitais

recisam armazenar

ados --- por exemplo, arquivos. D o nome de um dispositivo

oderno que

equer armazenamento de arquivos para o qual a alocao

ontgua seria

ma boa ideia.

13) (TAN-2003) O incio de um mapa de bits do espao livre

arece-se com isto depois que

partio de disco formatada pela primeira vez: 1000 0000000 0000

o primeiro bloco utilizado pelo diretrio-raiz). O sistema

empre busca

or blocos livres a partir do bloco com menor nmero; assim,

epois de

screver um arquivo A, que usa seis blocos, o mapa de bits se

arece com

sto: 1111 1110 0000 0000. Mostre o mapa de bits depois de

ada uma das

eguintes aes adicionais:

a) O arquivo B escrito, usando cinco blocos.

b) O arquivo A removido.

c) O arquivo C escrito, usando oito blocos.

d) O arquivo B removido.

14) (TAN-2003) Um certo sistema de arquivos usa blocos de

isco de 2kB. O

tamanho mediano do arquivo 1kB. Se todos os arquivos

forem exatamente de1kB, qual frao do disco ser desperdiada? Voc acha que o

esperdcio

ara um sistema de arquivos real ser mais alto ou mais baixo

o que esse?

Explique.

15) Considerando a implementao de um sistema de

rquivos utilizando a

locao por lista encadeada, por que o acesso aleatrio

xtremamente

ento? Explique. Explique, tambm, de que forma a FAT

tabela na memria)

celera esta leitura.

16) Qual a principal finalidade de uma entrada de diretrio?

17) [SIL-2009] Quais sao as vantagens e desvantagens de se

ravar o nome

o programa criador (aquele que criou o arquivo) junto coms

18) [SIL-2009] Alguns sistemas automaticamente abrem um

arquivo quando ele

e referenciado pela primeira vez e fecham o arquivo quando o

job termina.

Discuta as vantagens e desvantagens deste esquema quando

comparado com

a abordagem mais tradicional, onde o usuario tem que abrir e

fechar o

arquivo explicitamente.

19) [SIL-2009] Se um sistema operacional soubesse que uma

determinada

aplicacao acessaria os dados do arquivo de forma sequencial,

como o

SO poderia explorar esta informacao para melhorar o

desempenho?

20) [SIL-2009] Discuta as vantagens e desvantagens de um SO

que da suporte

a atalhos que cruzam pontos de montagem (ou seja, o atalho

aponta para

um arquivo que se encontra em outro volume).

21) [SIL-2009] Considere um sistema de arquivos (FS) que

utiliza inodes

para representar arquivos. Blocos de disco tem tamanho de

8kB, e um

ponteiro para um bloco de disco requer 4 bytes. Este FS tem

12 bocos

diretos de disco e, tambem, um bloco indireto simples, um

duplo e um

triplo. Qual e o tamanho maximo de um arquivo que pode ser

armazenado

neste FS?

22) [SIL-2009] Se os HDs magneticos tiverem o mesmo custo

por gigabyte

que as fitas, estas ficarao obsoletas, ou ainda

seraonecessarias?

Explique sua resposta.