SISTEMAS OPERATIVOS (Código: ) Septiembre 2018

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1 SISTEMAS OPERATIVOS (Código: ) Septiembre 2018 Material permitido: Solo calculadora no programable Tiempo: 2 horas N 1. Conteste razonadamente a las siguientes preguntas: Aviso 1: Todas las respuestas deben estar debidamente razonadas. Aviso 2: Escriba con buena letra y evite los tachones. Aviso 3: Solución del examen y fecha de revisión en a) (1 p) Explicar la diferencia entre un enlace duro y un enlace simbólico. b) (1 p) Explicar cómo se pueden detectar los interbloqueos en un grafo de asignación de recursos. 2. (2 p) Enumerar las acciones que debe realizar el sistema operativo para crear un proceso. 3. (2 p) Enumerar y describir brevemente algunos de los algoritmos de búsqueda más empleados en la asignación de memoria en el particionamiento dinámico. 4. (2 p) Una persona tiene en su casa una jaula llena de canarios en la que hay un plato de alpiste y un columpio. Todos los canarios quieren primero comer del plato y luego columpiarse, sin embargo sólo tres de ellos pueden comer del plato al mismo tiempo y solo uno de ellos puede columpiarse. Escribir el pseudocódigo basado en C de un programa que usando semáforos binarios coordine la actividad de los canarios. Dicho programa debe tener tres partes: declaración de variables y semáforos, código del proceso canario, y código de la función principal para inicializar los semáforos y lanzar la ejecución concurrente de los procesos. Nota: Recuerde que un semáforo binario S únicamente soporta las operaciones init_sem(s,valor), wait_sem(s) y signal_sem(s), donde valor puede tomar los valores 0 o (2 p) El sistema operativo en colaboración con el hardware gestiona la memoria principal usando la técnica de demanda de página con un tamaño de página de 2 KiB. La unidad direccionable es la palabra, la cual tiene un tamaño de 1 byte. La tabla de páginas asociada a un cierto proceso A contiene, entre otros, los siguientes datos (en decimal): Página i v Marco j Donde v es el bit de validez. Determinar la dirección física (expresada en hexadecimal) asociada a cada una de las siguientes direcciones virtuales (expresadas en hexadecimal) referenciadas durante la ejecución del proceso A: a) (1 p) 0x1873 b) (1 p) 0x1089 1

2 Solución Ejercicio 1 SISTEMAS OPERATIVOS (Cód ) Solución Examen Septiembre 2018 a) La compartición de archivos se implementa mediante el uso de enlaces, los cuales pueden ser de dos tipos: duros y símbólicos. Un enlace duro es una copia total o parcial de la entrada del directorio asociada al archivo o subdirectorio que se desea compartir. Por su parte, un enlace simbólico es un tipo especial de archivo que contiene el nombre de ruta del archivo o subdirectorio compartido, es decir, la ubicación del archivo dentro de la estructura de directorios. b) El grafo de asignación de recursos puede utilizarse para detectar la presencia de interbloqueos, para ello debe suponerse que ya se cumplen las condiciones de exclusión mutua y no existencia de expropiación, las cuales quedan fijadas por el sistema operativo. En el grafo de asignación de recursos pueden detectarse visualmente, o usando algún algoritmo de análisis de grafos, la condición de espera circular y la condición de retención y espera. Se puede demostrar que si el grafo no contiene ningún camino que sea un ciclo entonces no existe interbloqueo. Por otra parte la existencia de un ciclo no es condición suficiente para que exista interbloqueo, dependerá también del número de instancias de cada recurso implicado en el ciclo y del tipo de caminos de los que formen parte dichas instancias. Si los recursos que forman parte de un ciclo únicamente tienen una instancia entonces existe interbloqueo. Por otra parte, si en el ciclo existen recursos que tienen más de una instancia, entonces para que exista interbloqueo todos las instancias de dichos recursos deben forman parte de caminos que sean ciclos. Solución Ejercicio 2 Las acciones que se deben realizar para crear un proceso dependen de cada sistema operativo, aunque de forma general se pueden distinguir las siguientes: 1. Comprobar si el proceso puede ser creado. El sistema operativo comprueba si existe suficiente espacio en memoria principal para crear otro proceso y si el usuario no ha excedido el número máximo de procesos que puede tener ejecutándose. Algunos sistemas operativos establecen un límite al número máximo de procesos que un usuario puede estar ejecutando para evitar exceder la capacidad de la tabla de procesos. 2. Asignar una entrada de la tabla de procesos para el nuevo proceso. En este instante se le asigna un identificador numérico al proceso. 3. Reservar espacio en memoria para el proceso. Se debe reservar espacio en memoria principal para el espacio de direcciones de memoria lógica del proceso y para la información de control del proceso. 4. Inicializar el bloque de control del proceso. Los campos de la entrada asociada al proceso en la tabla de procesos se inicializan con los valores adecuados. 5. Establecer los enlaces apropiados. El sistema operativo debe configurar los punteros adecuados para enlazar la información del proceso en las diferentes listas, tablas y colas que mantiene. Por ejemplo, el sistema operativo suele colocar al proceso creado en la cola de procesos preparados para que así puede ser planificado. 1

3 Solución Ejercicio 3 En la técnica de particionamiento dinámico cuando el sistema operativo tiene que cargar en la memoria principal un proceso con un espacio de direcciones lógicas de tamaño S busca en las estructuras de datos asociada a la gestión de memoria un hueco disponible de tamaño igual o mayor a S para crear una partición para el proceso. Algunos de los algoritmos de búsqueda más utilizados son: Algoritmo del primer ajuste (first fit). Se comienza a buscar desde el principio de la estructura de datos y se asigna el primer hueco con un tamaño igual o mayor a S. Este algoritmo es sencillo de implementar. Además es rápido ya que minimiza el tiempo de búsqueda. Con el paso del tiempo este algoritmo produce pequeños huecos al comienzo de la estructura de datos. Algoritmo del siguiente ajuste (next fit). La búsqueda en la estructura de datos de un hueco de tamaño igual o mayor a S se inicia desde donde finalizó la búsqueda anterior. Aunque este algoritmo se ideó con la intención de mejorar el aprovechamiento de memoria que producía el algoritmo del primer ajuste, diversas simulaciones han demostrado que con el paso del tiempo produce resultados ligeramente peores, tanto en tiempo de búsqueda como en aprovechamiento de memoria. Algoritmo del mejor ajuste (best fit). Se busca en toda la estructura de datos un hueco cuyo tamaño sea igual o exceda lo mínimo posible del valor S. Este algoritmo, al buscar en toda la estructura de datos, es más lento que el algoritmo del primer ajuste o del siguiente ajuste. Además produce huecos de memoria muy pequeños que no suelen ser utilizables para posteriores asignaciones, lo que obliga a realizar compactación de memoria más frecuentemente. Algoritmo del peor ajuste (worst fit). Se busca en toda la estructura de datos un hueco cuyo tamaño sea igual o exceda lo máximo posible del valor S, es decir, se busca el hueco más grande posible. Con ello se pretende que los huecos que se generen sean aprovechables para posteriores asignaciones y en consecuencia haya que realizar compactación menos frecuentemente. Diferentes simulaciones han demostrado que con el paso del tiempo este algoritmo no es muy efectivo reduciendo la fragmentación externa y la frecuencia de realización de compactación. Solución Ejercicio 4 La solución que se propone en la Figura 1 para este problema utiliza las siguientes variables globales y semáforos binarios: CC. Variable global de tipo entero para llevar la cuenta de canarios que están comiendo del plato de alpiste. sem1. Semáforo binario que se utiliza para garantizar la exclusión mutua en el uso de la variable global CC. sem2. Semáforo binario que se utiliza para sincronizar el acceso de los canarios al plato de alpiste. sem3. Semáforo binario que se utiliza para garantizar la exclusión mutua en el uso del columpio 2

4 /* Definición variables y semáforos */ int CC=0; semáforo_binario sem1, sem2, sem3; void canario() /* Proceso canario */ wait_sem(sem1); CC=CC + 1; if(cc > 3) signal_sem(sem1); wait_sem(sem2); /* Esperar a que haya un puesto libre en el plato */ else signal_sem(sem1); comer(); wait_sem(sem1); if(cc > 3) signal_sem(sem2); /* Avisa de que hay un puesto libre en el plato */ CC=CC-1; signal_sem(sem1); wait_sem(sem3); /* Comprueba si puede usar el columpio, en caso negativo espera */ columpiarse(); signal_sem(sem3); /* Avisa de que ha terminado de columpiarse */ void main() /*Inicialización de semáforos y ejecución concurrente*/ init_sem(sem1,1); init_sem(sem2,0); init_sem(sem3,1); ejecución_concurrente(canario, canario,...,); Figura 1 Solución Ejercicio 2 3

5 Solución Ejercicio 5 Una dirección virtual se descompone en dos campos: número de página i y desplazamiento. Del tamaño de una página S P expresado en palabras se puede determinar el tamaño d en bits del campo desplazamiento tanto de una dirección física como de una dirección virtual, para ello hay que resolver la siguiente desigualdad: mín d SP 2 d Del enunciado se sabe que S P = 2 KiB = 2 11 bytes, dividiendo por la longitud de una palabra se obtiene el tamaño de una página expresado en palabras: Luego d = 11 bits. S P = 2 11 bytes 1 (byte/palabra) = 211 palabras i) En primer lugar se va a pasar la dirección virtual 0x1873 a binario: Descomponiéndola en los campos número de página i y desplazamiento se deduce que el número de página i expresado en decimal al que hace referencia esta dirección virtual es i = = 3 10 A continuación se consulta la tabla de páginas y se comprueba el valor del bit de validez v. Como v = 1 significa que actualmente la página i = 3 está cargada en memoria principal, en concreto de acuerdo con la tabla, en el marco de página j = 10. Pasando el número de marco a binario j = = se puede construir la dirección física en binario: Que se puede expresar equivalentemente en la forma: Finalmente pasando a hexadecimal se obtiene: 0x5073 ii) En primer lugar se va a pasar la dirección virtual 0x1089 a binario: Descomponiéndola en los campos número de página i y desplazamiento se deduce que el número de página i expresado en decimal al que hace referencia esta dirección virtual es i = = 2 10 A continuación se consulta la tabla de páginas y se comprueba el valor del bit de validez v. Como v = 0 significa que actualmente la página i = 2 no está cargada en memoria principal por lo que se produce un fallo de página. 4