1) O documento discute os semáforos, seus usos para ocultar interrupções, resolver o problema dos filósofos famintos e exemplos de má utilização. 2) É explicado sobre monitores e como eles garantem exclusão mútua. 3) Os algoritmos de escalonamento e suas categorias são descritos, incluindo FIRST COME FIRST SERVED e MENOR JOB PRIMEIRO.

1. Estudo Sistemas Operacionais
Perguntas e respostas
Qual a metodologia do utilizada em semáforo?
O semáforo possui uma variável responsável por identificar o número de wakeup salvos para uma
possível utilização futura. Esta variável semáforo pode ter o valor de 0 indicando que nenhum
wakeup foi salvo ou um ou mais indicando que wakeups já foram salvos. Duas operações são
utilizadas para a execução de um semáforo (DOWN e UP). A operação Down em um semáforo
verifica se a variável é maior que zero. Caso seja maior que 0 a operação continua normalmente
decrementando o valor da variável e utilizando um wakeup armazenado. Caso o valor seja igual a 1,
o processo corrente é colocado para dormir e este não termina de realizar a operação DOWN. A
operação UP é utilizada para incrementar o valor da variável e acordar algum dos processos que
estavam dormindo pela operação DOWN e possibilitar e complete a operação. Permite fazer com
que menos processos esteja no estado de dormindo.
Como ocultar a interrupção em um processo que utiliza semáforos?
Deve-se configurar um semáforo com um valor de 0 para um dispositivo de E/S. Após inicializado
este processo, o gerenciador de interrupções faz um DOWN no semáforo associado, bloqueando
logo em seguida. Quando a interrupção chega, o gerenciador faz um UP no semáfaro e torna o
processo relevante pronto para executar novamente.
Como utilizar um semáforo para a resolução do problema do jantar dos filósofos?
Para resolver o problema do jantar dos filósofos, são utilizados três semáforos denominados full ,
para indicar a quantidade de entradas que estão ocupadas, empty para indicar a quantidade de
entradas que estão livres e mutex utilizado para permitir que produtores e consumidores não
acessem o buffer ao mesmo tempo. Inicialmente, Full possui o valor de 0, empty possui o valor da
quantidade permitida no buffer e mutex possui o valor de 1 (semáforo binário). Deve-se dizer que a
responsabilidade pela exclusão mútua cabe ao semáforo mutex.
Exemplifique a má utilização de semáforos? O que pode ocorrer?
While (true){
Produce_item(&item);
Down (&empty); // diminui o número de entradas livres
Down (&mutex); // entra na região crítica
Enter_item; //insere item no buffer
Up (&mutex); //sai da região crítica
Up (&full); // aumenta a quantidade de casas ocupadas
}

2. Um exemplo de má utilização de semáforos é por exemplo invertermos um dos dois Downs no
procedimento do produtor. Considerando que o buffer estivesse cheio, teríamos que o buffer
entraria na região crítica, e logo em seguida seria bloquado, com o mutex sendo 0, logo em seguida
o consumidor tentaria acessar o buffer o com o mutex igual a 0 ele também se bloquearia. Logo
ocorreria um deadlock, ou seja, dois processos bloqueados, um esperando a execução do outro.
Qual a característica que faz com que os monitores garantam a exclusão mútua?
Uma característica particular dos monitores é que em um monitor apenas um processo estará ativo.
Quando um processo acessa o procedimento dentro do monitor, o monitor logo se encarrega de
verificar se não existe outro processo ativo. Caso tenha um processo ativo, o processo que fez
acesso ao procedimento será suspenso, caso contrário, ele poderá entrar na região. É importante
saber que está exclusão mútua é de responsabilidade do compilador.
Qual a desvantagem da utilização de semáforos e monitores?
Semáforos e monitores foram projetados para garantir a exclusão mútua em um ou mais
processadores que têm acesso a memória comum. Quando vamos para um sistema com dois ou
mais processadores operando de forma distribuída, compartilhando várias memórias privadas e em
uma rede local, esta questão de exclusão mútua pode tornar-se inaplicável.
Qual a utilidade de um agendador no sistema operacional?
Muitas vezes ocorre de um ou mais processos poderem ser executados em um determinado
instante. Cabe ao agendador do sistema operacional, escolher por algoritmos de agendamento um
processo que melhor satisfaça as seguintes questões: deve ser dado aos processos uma PARTE justa
da CPU, deve diminuir o tempo de resposta dos usuários, deve fazer com que a CPU esteja ocupada
100% do tempo e deve maximizar o número de Jobs processados por hora.
Faça uma relação entre a evolução dos CPUS e os algoritmos de agendamento?
Antigamente os recursos tecnológicos eram escassos de maneira que era exigido dos algoritmos de
escalonamento uma perfomace boa a ponto de garantir um balanceamento perto do ótimo. Com o
avanço da evolução tecnológica os algoritmos de agendamento não precisam ser tão rigorosos
asssim visto que, a percepção dos usuários é inibida pelo clock das novas máquinas.
Quais são as obrigações de um escalonador ?
Primeiramente um escalonador deve selecionar o processo a ser executado. Para esta escolha o
deve-se também fazer um uso eficiente da CPU. Deve-se saber que alternar entre um processo e
outro e muito caro computacionalmente. Deve-se armazenar os registradores do processo na tabela
de processos. O cachê também deve ser armazenado. O processo deve ser selecionado. O processo
deve ser inicializado. Deve ocorrer a troca de contexto.
Quando escalonar um processo?
Existem situações triviais em que o escalonamento de processos deve ocorrer tais como: quando o
processo termina, quando o processo se bloqueia. As políticas de escalonamento podem ser geradas
a cada interrupção de clock ou a partir da K-ézima interrupção de clock.
Cite e explique as categorias de escalonamento.

3. Os escalonamentos podem ser não-preemptivos ou preemptivos.
Para os escalonamentos pré-emptivos temos que:
O processo e executado até ele terminar; ou
O processo é executado até ele se bloquear
Ou seja, para escalonamentos pré-emptivos temos que nenhuma decisão de escalonamento é
tomada em função da interrupção do relógio.
Para escalonamentos pré-emptivos temos que: O escalonador escolhe um processo e o executa até
que o escalonador queira; ou
O processo deixa a CPU quando o processo termina; ou
O processo deixa a CPU quando o processo se bloqueia;
Cite e explique as categorias dos algoritmos de escalonamento.
Os algoritmos de escalonamento podem estar divididos em duas categorias:
Em lote: nestes, não há usuários impacientes por resultados. As políticas não preemptivas são
utilizadas para melhorar o desempenho do sistema.
Iterativos: As políticas preeptivas são utilizadas.
Quais as características do algoritmo de escalonamento para cada tipo de sistemas?
Para todos os sistemas temos que a política de escalonamento deve ser :
• Justiça – conceder cada processo uma parte justa da CPU;
• Rigor da Política: verificar se a política esta realmente sendo cumprida;
• Equilíbrio: manter ocupadas todas as partes do sistema;
Para sistemas em lotes temos que a política de escalonamento deve garantir:
• Vazão – aumentar o numero de Jobs por hora;
• Tempo de retorno – diminuir o tempo entre a submissão e término;
• Utilização da UCP – manter a CPU ocupada o tempo todo;
Para sistemas interativos temos que as políticas de escalonamento devem privilegiar:
• Tempo de resposta – responder rapidamente as requisições
• Proporcionalidade – satisfazer as expectativas do usuário
Para o escalonamento de sistemas em Lote, explique sobre FIRST COME, FIRST SERVED?
Temos que esta forma de escalonamento é não preemptiva, ou seja, o processo é executado até seu
término ou até que ele se bloqueie. Temos que ele é um escalonamento onde o primeiro processo a
entrar na fila de prontos será o processo a ser executado. Sendo assim esta forma é de fácil
entendimento, de fácil implementação. Possui algumas desvantagens como: processos de maior
prioridade podem estar no final da fila e ser executados por último, processos independentes que
seriam executados rapidamente podem estar no final da fila e esperar por processos demorados.
Para o escalonamento de sistema em lote, O MENOR JOB PRIMEIRO comente sobre como este
método pode ser vantajoso.

4. Existe uma política de escalonamento para sistemas em Lote, que utiliza o menor job primeiro com o
objetivo de reduzir o média por espera. Considere 4 processos A,B,C e D possuindo os seguintes
tempos de execução 8,4,4,4. Executando-se nesta ordem teríamos o tempo de retorno para A de
8min, 12min de B, 16 min de C e 20 de D com uma média de 14min. A gora considerando a execução
do job mais curto primeiro temos que os tempos de retorno seriam 4min,8min,12min e 20 min com
uma média de 11min. Desta forma acaba sendo política de agendamento ótima, pois diminui o
tempo médio de resposta. A desvantagem é que precisa utilizar técnicas caras computacionalmente
para obter o tempo prévio de cada job.
Explique sobre a política de escalonamento “Próximo do menor tempo restante” .
A diferença entre as políticas de sistemas em Lote é que este é um método pré-emptivo. Quando um
novo job passa para o estado de pronto, o escalonador pode interromper a execução do atual, e
fornecer a CPU ao novo job,bloqueando o job em execução. Uma desvantagem é que Jobs com uma
prioridade maior podem ter sua execução bloqueada.
Explique sobre a política de escalonamento “ROUND ROBIN (Alternância Circular)” para sistemas
iterativos .
Nesta política de escalonamento é concedido a cada processo um intervalo de tempo (quantun).
Este intervalo de tempo é o tempo necessário para que cada processo fique na CPU se sofrer
interrupções.Existem três formas de um processo DEIXAR a CPU tais como: quando o tempo acaba
(ocasionado pelo quantun), quando o processo se bloqueia, quando o processo termina. Uma
questão interessante nesta política é a quantidade de tempo utilizada para a troca de processo. A
troca de processo para outro requer uma certo tempo para fazer esta administração. De maneira
que como desvantagem podemos citar o fato de que, para quantuns muito pequenos teremos uma
quantidade maior de tempo gasto com administração de troca de processos e a eficiência da CPU É
REDUZIDA. Porém para quantum muito longos, a resposta pode ser inificiente para curtas
requisições iterativas.
Explique sobre o algoritmo de escalonamento por prioridades.
Os outros algoritmos de escalonamento consideram cada um dos processos como sendo iguais uns
aos outros quanto a sua execução. A questão é que em sistemas iterativos, ocorre que um
determinado processo sempre possui uma prioridade maior que outro processo.Por exemplo,
processos que possuem uma comunicação direta com o usuário tendem a ter uma prioridade de
execução maior. O escalonamento por prioridades faz justamente isto, insere cada um dos processos
em uma categoria de prioridades, de maneira que os processos que estão em uma categoria de
prioridade maior tendem a ser executados primeiro. Dentro de uma categoria de prioridades pode
haver vários processos. Dentro de cada categoria, a execução de cada um dos processos pode ser
tratado com o algoritmo de alternância circular. Um problema encontrado neste algoritmo é que
pode ocorrer de processos que estão em uma categoria de prioridade menor pode nunca vir a ser
executado(starvation – quando um processo espera pela alocação de recursos). Para que isto não
ocorra o sistema operacional deve sempre fazer uma manutenção efetiva nas prioridades de cada
processo.Por exemplo, verificando que um processo esta a 3 segundos sem ser executado ele terá
sua prioridade incrementada em uma unidade (quando voltar para a fila de prontos voltará com sua
prioridade normal).

5. Explique sobre o escalonamento garantido .
No escalonamento garantido o computador deve garantir que se N usuários estão conectados, cada
um deve receber uma parte de 1/n da CPU. O método análogo pode ocorrer com o número de
quantidade de processos ativos. A questão é que esta política é de difícil implementação, ou seja, o
sistema deve monitorar quanto da CPU cada processo teve desde a sua execução, quanto foi
atribuído a cada um, para assim calcular o tempo real da CPU e o tempo atribuído.
Explique sobre o escalonamento por sorteio.
O sistema operacional disponibiliza bilhetes para cada um dos processos. Após isto o sistema
operacional sorteia um bilhete. O processo que possui o bilhete em questão é premiado, tem acesso
a CPU. Para processos com uma importância maior são oferecidos bilhetes extras, ou seja, uma
forma de aumentar a prioridade. A probalidade de um processo ocupar a CPU é de numero de
bilhetes que o processo possui/ numero total de bilhetes. Uma desvantagem desta forma de
escalonamento é que o sistema operacional acaba perdendo o controle sobre os processos que
estão “morrendo de fome” esperando por recursos. Uma outra desvantagem é o fato de a
probabilidade depender de números aleatórios.
O que são deadlocks ?
Os deadlocks ocorrem quando um processo disputa por um ou mais recursos. Quando não há
controle de acesso sobre um recurso comum, danos irreparáveis podem ocorrer. Uma definição para
deadlock é “Um processo esta em deadlock se todos os processos/threads deste conjunto estiver
esperando um evento acontecer, que somente estas threads/processos deste conjunto poderá
realizar .
Explique recursos preemptíveis e não preemptiveis.
Os recursos pré-emptivos são recursos que não podem ser retirados dos processos particulares sem
que ocorra erro. Como por exemplo, CPU e o memória.
Recursos não pré-emptiveis são recursos em que não podem ser retirados dos processos
particulares, caso isso aconteça pode ocorrer erro. Por exemplo, se um processo começou a gravar
um cd, ele não pode passar, a gravadora para um outro processo.
OS DEADLOCKS ESTÃO RELACIONADOS COM RECURSOS NÃO PREEMPTIVEIS
Quais são as 4 condições para que haja deadlocks?
Condição de exclusão mútua: Um recurso só pode estar alocado a apenas um processo em um
determinado instante.
Condição de posse e espera: Processos que possuem recursos alocados podem solicitar outros.
Condição de não pré-empção: Recursos alocados por um processo não podem ser retirados do
processo que o alocou. Somente o processo que alocou o recurso pode liberá-lo.

6. Condição de espera circular: