Arquitetura de Sistemas Operacionais

Francis Berenger Machado e Luiz Paulo Maia — 4ª edição

Um guia didático sobre processos, threads, comunicação e sincronização, além dos principais subsistemas de gerência de recursos e estudos de caso dos sistemas MS Windows e Unix.

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Sobre o livro

O livro apresenta os fundamentos de Sistemas Operacionais de forma clara e estruturada. Discute a abstração de processos e threads e os mecanismos de comunicação e sincronização. Detalha os subsistemas de gerência de recursos — processador, memória e dispositivos de entrada/saída — mostrando como o SO organiza, compartilha e protege recursos. Por fim, traz estudos de caso de MS Windows e Unix para consolidar os conceitos na prática.

Sumário (visão geral)

Parte I — Fundamentos

  • Conceitos de SO e abstrações
  • Processos e Threads
  • Comunicação e Sincronização

Parte II — Gerência de Recursos

  • Processador (escalonamento)
  • Memória (alocação, paginação)
  • Entrada/Saída e Drivers

Parte III — Estudos de Caso

  • MS Windows
  • Unix

Observação: esta é uma visão sintética baseada em tópicos clássicos de SO e na descrição geral da obra.

Conceitos centrais

Processos

  • Unidade de execução com espaço de endereçamento próprio e contexto (PC, registradores, estado).
  • Ciclo de vida: novo → pronto → executando → bloqueado → terminado.
  • Escalonamento decide qual processo usa a CPU a cada instante.

Threads

  • Fluxos leves de execução que compartilham o mesmo espaço de endereçamento do processo.
  • Permitem paralelismo e melhor utilização de multiprocessadores.
  • Sincronização é crítica para acessar dados compartilhados com segurança.

Comunicação entre processos (IPC)

  • Métodos: pipes, filas de mensagens, memória compartilhada, sockets.
  • Endereçamento direto/indireto, comunicação síncrona/assíncrona.
  • Considere desempenho, acoplamento e robustez ao escolher um mecanismo.

Sincronização

  • Objetivo: coordenação segura do acesso concorrente a recursos/dados.
  • Primitivas: semáforos, monitores, mutexes, barreiras, condição.
  • Cuidados: deadlock, starvation, inversão de prioridade.

Subsistemas de gerência de recursos

Gerência do processador

  • Escalonadores: FIFO, Round Robin, Prioridades, Multinível.
  • Preemptivo vs. cooperativo; quantum e comutação de contexto.
  • Métricas: tempo de retorno, tempo de espera, throughput, justiça.

Gerência de memória

  • Particionamento, paginação, segmentação e combinações híbridas.
  • MMU e tradução de endereços; TLB para acelerar acessos.
  • Substituição de páginas: LRU, FIFO, Clock, políticas adaptativas.

Entrada/Saída

  • Drivers, interrupções, DMA e filas de E/S.
  • Abstrações de dispositivo e sistemas de arquivos.
  • Desempenho: agendamento de disco, cache e bufferização.

Estudos de caso

MS Windows

  • Arquitetura híbrida com subsistema em modo usuário e núcleo NT.
  • Escalonamento por prioridade com faixas dinâmicas.
  • Modelo de segurança baseado em ACLs e tokens.

Unix

  • Filosofia de ferramentas simples e composições via pipes.
  • Semântica de processos e fork/exec; tudo é arquivo.
  • Permissões rwx, usuários/grupos e processos leves (threads POSIX).

Resumo comparativo de alto nível, com foco em princípios comuns e diferenças marcantes.

Glossário

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Perguntas frequentes

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Recursos

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