Arquitetura de Computadores

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Arquitetura de Computadores

• Ricardo de Sousa Britto

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Motivação
SEGMENTAÇÃO

• Sistema de Memória virtual por paginação é
  unidimensional.
• Problema Estruturas de dados dinâmicas (pilhas,
  tabelas de símbolos ...) podem encostar umas nas
  outras.
• Solução Dividir a memória em segmentos
• Segmentos Espaços de endereçamento
  unidimensionais independentes de tamanho variável

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Motivação
SEGMENTAÇÃO
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Motivação
SEGMENTAÇÃO
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Funcionamento
SEGMENTAÇÃO

• A memória é organizada de forma bidimensional.
• Um segmento armazena apenas um tipo de estrutura
  de dados e não é transparente para o usuário.
• Permite manipular de forma independente
  estruturas dinâmicas.

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Funcionamento
SEGMENTAÇÃO

• Segmentos diferentes podem ter diferentes tipos
  de proteção.
• Procedimentos podem ser armazenados em segmentos
  distintos.
• Se um procedimento for modificado, nenhum outro
  precisa ser modificado.
• Procedimentos podem ser compartilhados por
  processos paralelos.

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Segmentção X Paginação
SEGMENTAÇÃO
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Implementação
SEGMENTAÇÃO

• Existem duas formas de se implementar
  segmentação
• Swapping
• Paginação

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Segmentação por Swapping
SEGMENTAÇÃO

• Semelhante a paginação por demanda.
• Memória armazena conjunto de segmentos de tamanho
  variável.
• Problema geração de buracos Fragmentação
  externa
• Solução Compactação, Best fit, First fit,
  Compensação de Buracos.

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Segmentação por Swapping
SEGMENTAÇÃO
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Segmentação por Swapping
SEGMENTAÇÃO
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Compactação
SEGMENTAÇÃO

• Mover todos os segmentos que estiverem acima de
  um buraco de modo a ocupar-lo
• Duas abordagens Compactar quando aparece um
  buraco ou quando tem um quantidade determinada
• Desvantagem Gasta muito tempo para ser executada

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Best Fit
SEGMENTAÇÃO

• Colocar um novo segmento na memória de forma a
  deixar a menor folga possível
• Evita que buracos grandes sejam transformados em
  buracos menores
• Deve-se manter uma lista de buracos, contendo o
  endereço e tamanho deles

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First Fit
SEGMENTAÇÃO

• Deve-se manter uma lista de buracos, contendo o
  endereço e tamanho deles
• Fica-se percorrendo a lista até encontrar um
  buraco suficientemente grande
• Mais rápido que o best fit

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Compensação de Buracos
SEGMENTAÇÃO

• Ao retirar um segmento vizinho a um buraco,
  cria-se um buraco maior formado pela soma do
  velho e do espaço novo
• Deve-se manter uma lista de buracos, contendo o
  endereço e tamanho deles
• Pode ser utilizado juntamente com o best fit e o
  first fit

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Segmentação por Paginação
SEGMENTAÇÃO

• Segmentos são divididos em um conjunto de páginas
• Páginas são carregadas por demanda na memória
  principal
• Em um dado momento, algumas páginas de um
  segmento podem estar na memória principal e
  outras na memória virtual
• É necessário manter uma tabela de páginas pra
  cada segmento

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Segmentação por Paginação
SEGMENTAÇÃO
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Motivação
MULTIPROGRAMAÇÃO

• Alguns algoritmos podem ser mais bem programados
  se forem implementados por meio de 2 ou mais
  processos cooperantes
• Outros algoritmos podem ser divididos em várias
  partes, de forma a serem executadas em paralelo

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Paralelismo Real X Paralelismo Simulado
MULTIPROGRAMAÇÃO

• Paralelismo real processos rodam em pc com mais
  de um processador ou roda em vários pcs
• Paralelismo simulado processos compartilham um
  mesmo pc, sendo escalonados pelo SO

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Paralelismo Real X Paralelismo Simulado
MULTIPROGRAMAÇÃO
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Condição de Corrida
MULTIPROGRAMAÇÃO

• Dois processos (produtor e consumidor)
  assíncronos comunicam-se por meio de um buffer
  circular.
• Produtor calcula números e os armazena no buffer
• Consumidor remove os números do buffer (um por
  vez) e os imprime

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Condição de Corrida
MULTIPROGRAMAÇÃO

• Ponteiro entrada aponta para a próxima palavra
  livre do buffer
• Ponteiro saída aponta para o próximo número a
  ser removido
• O topo do buffer é logicamente contíguo ao fundo
• Entrada Saída, buffer vazio
• Quando entrada esta logicamente uma palavra atrás
  de saída, o buffer está cheio

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Condição de Corrida
MULTIPROGRAMAÇÃO
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Procedimento Produtor
MULTIPROGRAMAÇÃO
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Procedimento Consumidor
MULTIPROGRAMAÇÃO
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Problema
MULTIPROGRAMAÇÃO

• Inconsistência nos valores para entrada e saída
• Processo produtor envia sinal de acordar para
  consumidor em momento errado
• Isso leva aos os dois processos dormirem em um
  determinado momento, situação que se prolonga
  indefinidamente

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Solução
MULTIPROGRAMAÇÃO

• Bit de espera acordado Um bit assegura que um
  processo só deve dormir se este bit estiver em
  zero
• Semáforos Bloqueiam determinado recurso para
  leitura e escrita.
• Em determinado momento, se um processo estiver
  alterando um recurso, nenhum outro processo pode
  escrever ou ler nesse momento

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Semáforos
MULTIPROGRAMAÇÃO