Aulas Teóricas
Aula 1: 06.02.2017
Apresentação
Considerações gerais sobre o programa, bibliografia, funcionamento das
aulas e método de avaliação.
Aula 2: 07.02.2017
Conceitos Básicos
O que é um sistema de operação e para que serve. Definições de sistema
de operação. Principais componentes e serviços de um sistema de
operação. Multiprogramming e multitasking (time sharing). Interrupts
por hardware e por software.
Aula 3: 13.02.2017
Conceitos Básicos
Dispositivos de I/O, controladores, drivers e direct memory access
(DMA). Proteção do CPU. Operação em dual-mode: kernel mode, user mode
e bit de modo. Chamadas ao sistema (system calls).
Processos
Noção de processo. Distinção entre programa e processo. Process
Control Block (PCB). Estados de um processo.
Aula 4: 14.02.2017
Processos
Mudança de contexto de um processo. Criação de processos: o que
envolve, potenciais custos e possíveis alternativas de
criação. Terminação de processos: processos zombie e processos
orfãos. Processos em UNIX/Linux: as chamadas ao sistema fork(),
exec(), exit() e wait(). Resolução de exercícios.
Aula 5: 20.02.2017
Processos
Princípios gerais de comunicação entre processos por memória
partilhada e por troca de mensagens. Conceito de pipe. Pipes em
UNIX/Linux. Resolução de exercícios.
Escalonamento de Processos
Escalonamento preemptivo versus não-preemptivo.
Aula 6: 21.02.2017
Escalonamento de Processos
Critérios de escalonamento. Algoritmos de escalonamento: First-Come
First-Served (FCFS), Round Robin (RR), Shortest-Job-First (SJF) e
Shortest-Remaining-Time-First (SRTF).
Aula 7: 27.02.2017
Escalonamento de Processos
Algoritmos de escalonamento: Priority Scheduling, Multilevel Queue
(MLQ) e Multilevel Feedback Queue (MLFQ). Resolução de exercícios.
Aula 8: 06.03.2017
Sincronização entre Processos
Secções críticas e race conditions. Operações atómicas. Conceito de
lock. Soluções para o "Too Much Milk Problem". Problema da secção
crítica: conceitos e requisitos da solução. Algoritmo de Peterson.
Aula 9: 07.03.2017
Sincronização entre Processos
Soluções para exclusão mútua: inibição de interrupções, instruções
atómicas test_and_set() e compare_and_swap(). Mutex locks e
spinlocks. Implementação de locks minimizando o tempo de espera ativa
em máquinas uniprocessador.
Aula 10: 13.03.2017
Sincronização entre Processos
Implementação de locks minimizando o tempo de espera ativa em máquinas
multiprocessador. Semáforos. Implementação de semáforos minimizando o
tempo de espera ativa. Starvation (inanição) versus deadlock
(impasse). Problemas clásicos de sincronização: problema do buffer
limitado, problema dos escritores-leitores.
Aula 11: 14.03.2017
Sincronização entre Processos
Problemas clásicos de sincronização: problema do jantar dos
filósofos. Requisitos para a ocorrência de deadlocks. Grafo de
alocação de recursos. Técnicas para prevenir, evitar, detetar e
recuperar de deadlocks. Resolução de exercícios.
Aula 12: 20.03.2017
Threads
Noção de thread. Distinção entre processo e thread. Processos com
múltiplas threads. Principais benefícios e implicações da utilização
de processos multithreaded. Thread Control Block (TCB). Estados de uma
thread. Mudança de contexto com threads. Bibliotecas user-level versus
kernel-level. Biblioteca Pthreads: criação, terminação e junção de
threads. Semântica das chamadas ao sistema exec() e fork() com
threads.
Aula 13: 21.03.2017
Sistema de Ficheiros
Conceito de sistema de ficheiros. Ficheiros: atributos, tipos de
ficheiros comuns, partilha de ficheiros e permissões de
acesso. Organização em partições e em volumes. Estrutura e hierarquia
de diretórios. Gestão de ficheiros abertos: system-wide open-file
table, per-process open-file table, file control block, file
descriptors. Montar um sistema de ficheiros. Sistema de ficheiros
virtual. Resolução de exercícios.
Aula 14: 27.03.2017
Sistema de Ficheiros
Implementação de sistemas de ficheiros. Acesso sequencial versus
acesso aleatório a ficheiros. Alocação de espaço em disco: alocação
contígua, alocação em listas ligadas, alocação em listas ligadas com
File-Allocation Table (FAT), alocação indexada, alocação indexada de
múltiplos níveis, alocação indexada com inodes. Resolução de
exercícios.
Aula 15: 28.03.2017
Dispositivos de Armazenamento
Discos HDD e SSD. Tempos de latência em operações de I/O. Algoritmos
de acesso ao disco: First-Come First-Served (FCFS), Shortest Seek Time
First (SSTF), algoritmo do elevador (SCAN) e versões do algoritmo do
elevador (C-SCAN, LOOK e C-LOOK). Resolução de exercícios.
Aula 16: 03.04.2017
Gestão de Memória
Espaço de memória e mecanismos de proteção de memória. Espaço de
endereçamento lógico e físico. Memory Management Unit (MMU). Alocação
dinâmica e registo de recolocação. Swapping. Alocação contígua de
memória: partições de tamanho fixo e de tamanho variável. Algoritmos
de alocação first-fit, best-fit e worst-fit. Fragmentação interna
versus fragmentação externa.
Aula 17: 04.04.2017
Gestão de Memória
Segmentação: conceito, arquitetura, vantagens e desvantagens. Tabela
de segmentos. Segmentos partilhados. Paginação: conceito, arquitetura,
vantagens e desvantagens. Tabela de páginas. Páginas
partilhadas. Tamanho das páginas.
Aula 18: 18.04.2017
Gestão de Memória
Implementação da tabela de páginas. Paginação com múltiplos
níveis. Translation Look-aside Buffer (TLB). Segmentação com
paginação.
Aula 19: 24.04.2017
Gestão de Memória
Revisões. Resolução de exercícios.
Aula 20: 02.05.2017
Memória Virtual
Espaço de endereçamento virtual. Paginação a pedido. Page
fault. Algoritmos de substituição de páginas: First-In First-Out
(FIFO), página ótima (OPT), Least Recently Used (LRU).
Aula 21: 15.05.2017
Memória Virtual
Algoritmos de substituição de páginas: segunda tentativa, relógio, Not
Recently Used (NRU), Least Frequently Used (LFU), Aging
(envelhecimento). Alocação de frames.
Aula 22: 16.05.2017
Memória Virtual
Trashing. Modelo working set. Modelo page-fault frequency. Resolução
de exercícios.