Sistemas Operacionais - Aula 8 - Sincronização e Comunicação entre Processos

TADS - SO – Aula 8Prof. Charles Fortes

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Sistemas Operacionais

Sincronização e Comunicação entre Processos

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Atualizando a Turma

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Previously on TADS-SO...

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Conceitos básicos de SO

O que é um sistema operacional?

É um programa ou conjunto de programas cuja função é gerenciar os recursos do hardware

Funções básicas

Facilidade de acesso aos recursos do sistema + Compartilhar os recursos de forma organizada e protegida

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Conceitos básicos de SO

Hardware e Software são logicamente equivalentes

Sistemas monoprogramáveis executam apenas uma tarefa por vez

Sistemas multiprogramáveis executam várias tarefas “ao mesmo tempo”

Sistemas multiprocessadores possuem vários processadores, além disto podem ser fortemente ou fracamente acoplados.

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Conceitos básicos de SO

O Processar é comporto por: Unidade de Controle, Unidade Lógica e Aritmética, e registradores

A memória principal pode ser volátil ou não volátil

Memória secundária é o armazenamento de dados “permanente” e não volátil

A linguagem de máquina é o que o processador realmente entende e está diretamente ligado a sua arquitetura, que comumente vão ser RISC ou CISC

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Conceitos básicos de SO

Tradutor: Traduz o programa para linguagem de máquina

Interpretador: Interpreta código direto

Linker: Liga vários módulos como um só

Loader: Carrega o programa na memória

Depurador: Acompanhar a execução de um programa

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Conceitos básicos de SO

Multiprogramáveis surgiram pela necessidade de usar melhor os recursos do computador

Ao final de cada instrução, a unidade de controle verifica interrupções e exceções e as trata

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Conceitos básicos de SO

Kernel

oferece um conjunto de rotinas e serviços

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Conceitos básicos de SO

Processos e Threads

ProgramaConjunto de instruções

Processoum programa em execução

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Aplicações Concorrentes

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A aplicação concorrente tem como base a execução cooperativa de múltiplos processos ou threads que trabalham em uma mesma tarefa na busca de um resultado comum.

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Quando temos apenas um processador, o sistema operacional alterna a execução dos processos segundo os critérios de escalonamento pré-estabelecidos para ele.

Mesmo não havendo paralelismo real, ainda assim conseguimos aumento de desempenho.

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Em uma aplicação concorrente, os recursos de do sistema são

compartilhados, como E/S, áreas de memória, arquivos, etc.

Este compartilhamento muitas vezes cria situações indesejadas, por isto estes processos tem que ter suas execuções sincronizadas. Estes recursos são oferecidos

pelos sistemas operacionais.

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Comunicação entre processosTrocas de mensagens e variáveis compartilhadas

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Especificação de ConcorrênciaComandos Fork e Join

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Especificação de Concorrência

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Problemas de Compartilhamento de RecursosProblema da conta corrente

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Problemas de Compartilhamento de RecursosNem sempre a sai como se parece

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Problemas de Compartilhamento de RecursosNem sempre a sai como se parece

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Exclusão Mútua

A forma mais eficiente é impedir o acesso simultâneo. Quando é assim, o acesso a área crítica é feito um bloqueio para acesso exclusivo

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No starvation (espera indefinida), um processo nunca consegue acesso ao recurso compartilhado. Quando um acaba o SO escolhe quem vai acessar agora, e isto pode fazer com que seu processo sempre perca pela aleatoriedade ou por prioridade

Exclusão MútuaSituações indesejadas

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A solução seria usar uma fila (FIFO) para controlar as entradas

Exclusão MútuaSituações indesejadas

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Desabilitar as interrupções

Instruções Test-And-Set

Soluções de HardwareSituações indesejadas

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Soluções de HardwareTest-And-Set

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Soluções de HardwareTest-And-Set

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Primeiro Algoritmo

Soluções de SoftwareSituações indesejadas

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Segundo Algoritmo

Soluções de SoftwareSituações indesejadas

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Terceiro Algoritmo

Soluções de SoftwareSituações indesejadas

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Quarto Algoritmo

Soluções de SoftwareSituações indesejadas

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Algoritmo de Peterson

Soluções de SoftwareSituações indesejadas

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Todos eles tem o problema do busy wait

Soluções de SoftwareSituações indesejadas

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Vinculado a uma condição de acesso.

Sincronização Condicional

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Semáforos

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DeadLock

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Problema dos filósofos

Uma mesa com cinco pratos e cinco garfos, onde os filósofos podem sentar, comer e pensar. Toda vez que um filósofo para e pensar e deseja comer, é necessário que ele utilize dois garfos, posicionados a sua direita e sua esquerda

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Problema dos filósofos

Soluções

a) Permitir que apenas quatro filósofos sentem a mesa simultaneamente;

b) Permitir que o filósofo pegue um garfo apenas se o outro estiver disponível;

c) Permitir que um filósofo ímpar pegue primeiro o seu garfo da esquerda e depois o da direita, enquanto um filósofo par pegue o garfo da direita e, em seguida, o da esquerda;

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Exemplo do Barbeiro (problema do barbeiro)

Um barbeiro recebe clientes para cortar cabelo. Na barbearia há uma cadeira de barbeiro e apenas cinco cadeiras para clientes esperarem. Quando um cliente chega, caso o barbeiro esteja trabalhando, ele senta se houver cadeira vazia ou vai embora se todas as cadeiras estiverem ocupadas. No caso de o barbeiro não ter nenhum cliente para atender, ele senta na cadeira e dorme até que um novo cliente apareça.

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Monitores

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Sincronização condicional entre Monitores

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Let’s Code

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Exercício para entregar por e-mail

Enviar para: chalkmaster@gmail.comAssunto: [TADS_ASO] Exercício Capítulo 7

Prazo limite: 22/05/2014 às 23h59m horário de Brasília

(valerá o horário que o google marcar como “recebido” no e-mail)

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Livro texto: Arquitetura de Sistemas Operacionais 4ªed.Capítulo 7 – Item 7.11 página 131

Questões de 1 a 13 apenas

Se pegar as respostas na internet ou eu receber 2 iguais eu anulo o exercício

Valendo: 1 x

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Dúvidas?

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