Concorrencia

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1.INTRODUÇÃO
Os sistemas operacionais podem ser vistos como um conjunto de rotinas que executam concorrentemente de forma ordenada. A possibilidade de o processador executar instruções em paralelo com operações de E/S permite que diversas tarefas sejam executadas concorrentemente. O conceito de concorrência é o princípio básico para o projeto dos sistemas multiprogramáveis. Os sistemasmultiprogramáveis surgiram a partir de limitações existentes nos sistemas operacionais monoprogramáveis. Nestes sistemas, somente um programa pode estar em execução por vez, permanecendo o processador dedicado a uma tarefa. Nesse tipo de sistema ocorre um desperdício na utilização do processador, pois enquanto uma leitura em disco é realizada, o processador permanece ocioso. O tempo de espera érelativamente longo, já que as operações com dispositivos de entrada e saída são muito lentas se comparadas com a velocidade com que o processador executa instruções. Outro aspecto a ser considerado é a subutilização da memória principal. Um programa que não ocupe totalmente a memória ocasiona a existência de áreas livres sem utilização. Nos sistemas multiprogramáveis, vários programas podem estarresidentes na memória, concorrendo pela utilização do processador. Neste caso, a CPU permanece menos tempo ociosa e a memória principal é utilizada de forma mais eficiente. A utilização concorrente da CPU deve ser implementada de maneira que,quando um programa perde o uso do processador e depois retorna para continuar sua execução, seu estado deve ser idêntico ao do momento em que foi interrompido. Oprograma deverá continuar sua execução exatamente na instrução em que havia parado, aparentando ao usuário que nada aconteceu. No caso de periféricos, é comum termos, em sistemas monoprogramáveis impressoras paradas por um grande período de tempo e discos com acesso restrito a um único usuário. Esses problemas são minimizados em sistemas multiprogramáveis, onde é possível compartilhar dispositivosde E/S entre diversos aplicativos.
E/S CPU livre tempo
Sistema monoprogramável
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SISTEMAS OPERACIONAIS – NOTAS DE AULA
E/S
1
CPU
1
2 1
tempo
Sistema multiprogramável
2.INTERRUPÇÃO E EXCEÇÃO
Durante a execução de um programa, alguns eventos inesperados podem ocorrer ocasionando um desvio forçado no seu fluxo de execução. Estes tipos de eventos são conhecidos porInterrupção ou exceção e podem ser conseqüência da sinalização de algum dispositivo de hardware externo ao processador ou da execução de instruções do próprio programa. A diferença entre interrupção e exceção é dada pelo tipo de evento ocorrido. A interrupção é o mecanismo que tornou possível a implementação da concorrência nos computadores, sendo o fundamento básico dos sistemas multiprogramáveis. É emfunção desse mecanismo que o sistema operacional sincroniza a execução de todas as suas rotinas e dos programas dos usuários, além de controlar dispositivos. Uma interrupção é sempre gerada por um evento externo ao programa e, neste caso, independe da instrução que está sendo executada. Um exemplo de interrupção ocorre quando um dispositivo avisa ao processador que alguma operação de E/S está completa.Neste caso, o processador deve interromper o programa para tratar o término da operação. Ao final da execução de cada instrução, a unidade de controle verifica a ocorrência de algum tipo de interrupção. Neste caso, o programa em execução é interrompido e o controle desviado para uma rotina responsável por tratar o evento ocorrido, denominada rotina de tratamento de interrupção
. Para que oprograma possa posteriormentevoltar a ser executado, é necessário que, no momento da interrupção, um conjunto deinformações sobre a sua execução seja preservado. Essas informações consistem noconteúdo de registradores, que deverão ser restaurados para a continuação do programa.
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SISTEMAS OPERACIONAIS – NOTAS DE AULA
Figura 1: Mecanismos de interrupção e exceção. Para cada tipo de...
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