Chaveamento de Processos

Introdução

Este projeto é uma introdução a Sistemas Operacionais, disciplina que é continuação direta de Sistemas de Programação. Para entender corretamente o que deve ser feito deve-se entender o que são processos em um computador e qual sua dinâmica num sistema real, tudo isso será aprofundado na disciplina "Sistemas Operacionais".

Base de Sistemas Operacionais

Um processo é uma rotina a ser executada pelo processador que tem posição local constante e algum tempo de vida. Num sistema real os processos são identificados por números únicos chamados PID (process id). Existem inúmeras funções que um processo pode executar, desde as operações lógico-aritméticas convencionais até a criação e destruição de outros processos, além do uso de dispositivos externos (tela, teclado, mouse, portas USB, etc.). Para garantir um bom funcionamento de um sistema operacional, é definida na memória uma área reservada, onde existem as instruções internas do sistema operacional para lidar com suas diversas utilidades. A única forma de se entrar na área reservada é através de uma interrupção (deixamos este conceito para Sistemas Operacionais explicar pra vocês, mas a ideia geral é intuitiva), sendo impossível um processo de fora da área reservada chamar um processo de dentro dela.

Em um computador, existem vários processos ativos simultaneamente (você pode ver os processos e suas características usando o comando top no Linux). Para gerenciar todos estes processos, já que apenas um processo pode rodar em cada núcleo do processador por vez, os sistemas operacionais implementam o chaveamento de processos: existe uma fila de processos que devem ser executados pela máquina e, a cada intervalo de tempo pré-definido, o processo que está rodando é parado e um processo da fila é importado para o processador para poder rodar. Esta pausa do processo, em um processador real, é chamada de interrupção de tempo ou time interruption e, quando ela ocorre, a execução é redirecionada para um endereço específico dentro da área reservada que fará a troca dos processos de forma coerente. O código dentro da área reservada que realiza este procedimento é chamado de gerenciador de interrupções ou interruption handler.

O que será fornecido

Para a execução do trabalho, são necessárias interrupções de tempo invocando as rotinas restritas da área reservada. Por isso é fornecido na própria MVN uma opção de funcionamento que contém uma área reservada para as rotinas do sistema operacional (entre 0x0000 e 0x00FF) que segue todas as regras de acesso colocadas acima e a implementação de uma interrupção de tempo que, a cada NUM ciclos completos de execução, faz uma chamada de sub-rotina para o endereço 0x0000, que deve conter a rotina de chaveamento de processos. Para ativar esta funcionalidade, basta invocar o monitor da MVN com a flag -i seguida do tempo de interrupção, que, por padrão, é de 50 ciclos.

O trabalho

O trabalho consiste numa simplificação desta dinâmica de chaveamento: haverá apenas dois processos (chamados rotina 1 e rotina 2), além do gerenciador de interrupções.

Devem ser codificados o gerenciador de interrupções, que faz a troca entre os dois processos:

1. A rotina 1, que gera números pseudo-aleatórios mod($n_1$) e salva eles; e
2. A rotina 2, que que determina se os números gerados pela rotina 1 são divisíveis por $n_2$ e escreve na tela "SIM!" caso sejam e "NAO!" caso contrário, apagando cada um deles a cada conferência.

O trabalho pode ser feito em duplas ou individualmente. Caso a opção seja por fazer individual, $n_1$ = 5 primeiros dígitos do NUSP e $n_2$ = 3 últimos. Caso seja em dupla, $n_1$ = 5 primeiros dígitos do NUSP de um aluno e $n_2$ = 3 últimos do outro.

Desafio

Se tudo funcionar até aqui, existe ainda um desafio: existe a possibilidade de ocorrer a interrupção de tempo entre as escritas das duas partes das mensagem na rotina 2 ("SI" e "M!" ou "NA" e "O!"), encontre uma forma de resolver esse problema.

Perguntas

Seguem algumas perguntas a serem respondidas depois da codificação:

1. Os algoritmos propostos podem ser mais eficientes? Como? Se sim, por que a forma menos eficiente foi escolhida?

2. Os códigos escritos podem ser mais eficientes? Como? Se sim, por que a forma menos eficiente foi escolhida?

3. Qual foi a maior dificuldade em implementar as 3 rotinas?

4. O que teria que ser mudado no seu código para comportar 3 rotinas sendo chaveadas (além da implementação da terceira rotina)? E para um número arbitrário $k$? Neste último caso, quais seriam as restrições de $k$?

5. O que aconteceria com a execução do seu código se NUM for alterado? Qual valor mínimo que ele pode assumir? E o máximo?

Entrega

Quatro ou mais arquivos devem ser entregues:

1. Gerenciador de Interrupções: um arquivo em ASM chamado interruption_handler.asm contendo a rotina que chaveia entre dois processos.

2. Rotina 1: um arquivo ASM chamado rotina_1.asm contendo o arquivo para a rotina 1 como descrita acima.

3. Rotina 2: um arquivo ASM chamado rotina_2.asm contendo o arquivo para a rotina 2 como descrita acima.

4. Relatório: um arquivo chamado relatorio_<NUSP1>_<NUSP2>.pdf para trabalhos realizados em dupla, ou relatorio_<NUSP>.pdf para individuais contendo uma descrição resumida do problema e dos conceitos e uma descrição detalhada das etapas de resolução, da estratégia utilizada em cada módulo e outras informações que julgarem úteis. O relatório pode conter imagens das execuções de teste;

5. Outros arquivos que julgar necessário.