Exercícios Práticos Resolvidos - 1

1.1. Quais são as três principais finalidades de um sistema operacional?

1. Gerenciamento de recursos: Controlar e alocar hardware (CPU, memória, dispositivos de E/S) para programas.

2. Facilitar a execução de programas: Fornecer um ambiente para que os programas sejam executados de forma eficiente.

3. Proteger o sistema: Garantir que programas e usuários não interfiram uns com os outros ou com o sistema.

1.2. Quais são as principais diferenças entre os sistemas operacionais para computadores mainframe e computadores pessoais?

• Mainframe:

  • Focado em alta confiabilidade, disponibilidade e processamento de grandes volumes de dados.

  • Suporta milhares de usuários simultaneamente.

  • Exemplos: IBM z/OS, Linux on IBM Z.

• Computadores pessoais:

  • Focado em interatividade e usabilidade para um único usuário.

  • Suporta aplicações como navegadores, editores de texto e jogos.

  • Exemplos: Windows, macOS, Linux.

1.3. Relacione as quatro etapas que são necessárias para executar um programa em uma máquina completamente dedicada – um computador que esteja executando apenas esse programa.

1. Carregar o programa na memória: Transferir o código do programa do disco para a memória RAM.

2. Configurar o contador de programa: Definir o endereço inicial do programa para a CPU começar a executá-lo.

3. Executar o programa: A CPU executa as instruções do programa.

4. Finalizar o programa: Encerrar a execução e liberar os recursos usados.

1.4. Quando é apropriado que o sistema operacional abra mão da eficiência e “desperdice” recursos?

• Resposta: Em sistemas interativos ou de tempo real, onde a experiência do usuário é prioridade (ex.: animações suaves, respostas rápidas).

• Por que não é desperdício?: O "desperdício" de recursos pode melhorar a usabilidade e a satisfação do usuário, o que é valioso em muitos contextos.

1.5. Qual é a principal dificuldade que um programador deverá contornar na escrita de um sistema operacional para um ambiente de tempo real?

• Resposta: Garantir que o sistema atenda a prazos rígidos (deadlines) para execução de tarefas, sem atrasos.

• Explicação: Em sistemas de tempo real, a previsibilidade e a resposta rápida são essenciais, o que exige algoritmos de escalonamento e gerenciamento de recursos altamente otimizados.

1.6. O sistema operacional deverá incluir aplicações como navegadores Web e programas de e-mail?

• Argumento a favor:

  • Facilita a usabilidade, pois o usuário já tem ferramentas essenciais instaladas.

  • Integração mais profunda com o sistema operacional.

• Argumento contra:

  • Aumenta o tamanho e a complexidade do sistema operacional.

  • Limita a escolha do usuário, que pode preferir outras aplicações.

1.7. Como a distinção entre o modo kernel e o modo usuário pode funcionar como uma forma rudimentar de sistema de proteção (segurança)?

• Resposta: O modo kernel tem acesso total ao hardware, enquanto o modo usuário tem acesso restrito. Isso impede que programas de usuário realizem operações perigosas, como acessar diretamente o hardware ou modificar áreas críticas do sistema.

1.8. Quais das seguintes instruções deverão ser privilegiadas?

• Privilegiadas:

  • a. Definir o valor do temporizador.

  • c. Apagar a memória.

  • e. Desativar interrupções.

  • f. Modificar entradas na tabela de status de dispositivo.

  • g. Passar do modo usuário para o modo kernel.

  • h. Acessar dispositivo de E/S.

• Não privilegiadas:

  • b. Ler o valor do relógio.

  • d. Emitir uma instrução de trap.

1.9. Duas dificuldades de proteger o sistema operacional em uma partição de memória imutável

1. Falta de flexibilidade: Dificulta atualizações e correções no sistema operacional.

2. Ineficiência: Pode limitar o uso de técnicas avançadas de gerenciamento de memória, como memória virtual.

1.10. Dois usos possíveis para múltiplos modos de operação em CPUs

1. Virtualização: Um modo adicional para executar máquinas virtuais.

2. Segurança: Modos intermediários para controle de acesso a recursos específicos.

1.11. Como temporizadores poderiam ser usados para calcular a hora atual?

• Resposta: Um temporizador pode ser configurado para gerar interrupções em intervalos regulares (ex.: 1 segundo). Cada interrupção incrementa um contador que representa a hora atual.

• Explicação: O sistema operacional usa o contador para manter o relógio do sistema atualizado.

1.12. A Internet é uma LAN ou uma WAN?

• Resposta: A Internet é uma WAN (Wide Area Network), pois conecta redes e dispositivos em escala global, ao contrário de uma LAN (Local Area Network), que é limitada a uma área geográfica pequena, como uma casa ou escritório.