Ambiente Prático & Simuladores de Kernel

Laboratório Interativo de Sistemas Operacionais

Bancadas visuais interativas para demonstrar na prática os conceitos teóricos mais complexos de SO: escalonamento de processos na CPU com diagrama de Gantt, alocação de memória RAM e arquitetura de barramentos de dados.

Bancada 1: Escalonador de Processos da CPU (Diagrama de Gantt)

Simulação de time-sharing, preempção por quantum e cálculo de tempos médios de espera (AWT) e retorno (TAT).

Métricas AWT & TAT

Processos de Teste do Laboratório:

P1Chegada: 0s | Burst: 6s

P2Chegada: 1s | Burst: 4s

P3Chegada: 2s | Burst: 8s

P4Chegada: 3s | Burst: 3s

Algoritmo de Escalonamento:

Quantum (q):

📊 Diagrama de Linha do Tempo (Gráfico de Gantt):

📜 Rastreamento Passo a Passo do Kernel:

Fundamentação Teórica

O Escalonador da CPU (Scheduler) é o núcleo do Sistema Operacional multitarefa, responsável por decidir qual processo pronto na fila (Ready Queue) assume a CPU.

⏱️ CPU Burst: Tempo ativo que o processo requer da CPU para processar instruções antes de realizar Entrada/Saída.

📐 Fórmulas Matemáticas:
• AWT: Σ(Início - Chegada) / N
• TAT: Σ(Fim - Chegada) / N

Dicas Acadêmicas & Comparativo

Round Robin: Base do Linux e Windows. O Quantum define a fatia máxima antes da preempção.
SJF: Menor tempo de espera médio, mas pode causar Starvation em processos longos.
FCFS: Simples (FIFO), sujeito ao Efeito Comboio.

Bancada 2: Alocação Contígua de Memória RAM & Fragmentação

Simulação de particionamento dinâmico, comparação de estratégias e diagnóstico de fragmentação externa.

RAM Física: 1700 KB

Fila de Processos Requisitando Memória RAM:

P1212 KB

P2417 KB

P3112 KB

P4426 KB

Algoritmo de Alocação de Partição:

🗺️ Mapa Físico da Memória RAM (5 Partições Contíguas):

📜 Rastreamento de Alocações pelo Gerenciador de RAM:

Gestão de Memória & Partições

O SO aloca blocos de memória contíguos na RAM para a execução de programas. A escolha da estratégia determina a eficiência e a fragmentação.

🧩 3 Estratégias Clássicas:
• First Fit: Aloca no primeiro bloco compatível (mais rápido).
• Best Fit: Varre toda a tabela para encontrar o menor resíduo livre.
• Worst Fit: Aloca no maior espaço livre disponível.

Fragmentação & Paginação

Fragmentação Externa: Ocorre quando o total livre seria suficiente, mas a memória está dispersa em blocos pequenos.
Paginação Moderna: SOs atuais usam Memória Virtual em páginas de 4 KB (frames), eliminando a necessidade de contiguidade física.

Bancada 3: Arquitetura de Barramento, Bits & Registradores (1 Byte)

Representação binária, LEDs clicáveis em tempo real, conversão multi-base e complemento a 2.

8 Bits / 1 Byte (0 a 255)

Valor Decimal (Base 10):

Ajuste Analógico (Slider 0 a 255):

💡 Painel de Bits (Clique nos LEDs para alternar 0 e 1):

Decodificação Multi-Base Simultânea:

Binário (Base 2)

10101000

Hex (Base 16)

0xA8

Octal (Base 8)

0o250

Compl. a 2 (Sinal)

-88

Arquitetura de Dados & Barramentos

Um Byte é composto por 8 bits ($2^8 = 256$ combinações possíveis). Cada bit possui um peso posicional exponencial na base 2:

🔢 Pesos Posicionais (MSB ao LSB):
$2^7(128) + 2^6(64) + 2^5(32) + 2^4(16) + 2^3(8) + 2^2(4) + 2^1(2) + 2^0(1)$

Complemento a 2

Para representar números inteiros negativos em circuitos lógicos, o bit mais significativo (Bit 7) atua como bit de sinal com peso $-128$.