Sistemas Operativos

O conhecimento das matérias abaixo indicadas é absolutamente essencial e necessário:

• Programação em C (Introdução À Programação, Programação, 1º ano)
• Arquitecturas e tecnologias de computadores (Tecnologias e Arquitecturas de Computadores, 1º ano)

As aulas são teóricas e práticas. Nas aulas teóricas, é utiIizada uma metodologia expositiva para a apresentação dos fundamentos teóricos da matéria com exempIos de aplicação, sendo incentivada a participação dos alunos com vista a um ensino participativo. Nas aulas práticas os alunos aplicam os conhecimentos das aulas teóricas, desenvolvendo aplicações, com a supervisão dos docentes, sendo necessária a participação dos alunos na aula. Fora das aulas, os alunos desenvolvem, em grupos de dois, um projecto para aplicação e aprofundamento dos assuntos das aulas, sendo o projeto alvo de avaliação.

Competências a adquirir e desenvolver pelos alunos nesta unidade curricular:

• Compreender, explicar e justificar o funcionamento interno dos sistemas operativos modernos
• Compreender, explicar e planear a operação e gestão de sistemas Unix/Linux
• Compreender, planear, desenvolver, explicar, e justificar o desenvolvimento de aplicações em C para a plataforma Unix
• Planear e elaborar documentação técnica sobre projetos de software para sistemas.

O programa da unidade curricular está organizado em 3 temas:

• Introdução e funcionamento do sistema e ambiente Unix e sua operação.
• Desenvolvimento de aplicações Unix em C.
• Fundamentos teóricos de sistemas operativos.

Introdução e funcionamento do sistema e ambiente Unix e sua operação:

• Conceitos básicos e mecanismos subjacentes ao funcionamento do Linux do ponto de vista de configuração.
• Arranque e início de funcionamento do sistema. Partições e sistemas de ficheiros. Sistema de ficheiros típico Unix. Proteção e permissões de utilizadores e de ficheiros em Unix. Mecanismos sudo e bit setuid. Configuração de aspetos básicos de Linux.
• Comandos Unix e programação em Bash – Introdução ao sistema e tópicos de utilização do sistema Unix/Linux em linha de comando do ponto de vista do utilizador e do administrador.
• Introdução ao sistema Unix do ponto de vista do utilizador. i) Arquitetura e componentes principais, ii) Arranque do sistema, iii) processo de login, iv) Sistema de ficheiros
• Comandos Unix para i) manipulação de ficheiros e diretorias, ii) Gestão de processos, iii) Gestão de utilizadores iv) Extração e manipulação de informação em ficheiros de texto estruturados, v) Redireccionamento.
• Introdução a programação em Shell Script (Bash)

Desenvolvimento de aplicações Unix em C. Aspetos introdutórios e de carácter fundamentais de desenvolvimento de aplicações para ambiente Unix.

• Processo de compilação. Ficheiros fonte, objeto, biblioteca e executável. Funções biblioteca e funções sistema.
• Programas e processos. Criação de processos. Mecanismos fork e exec. Gestão de processos. PID.
• Sinais. Mecanismos simples de sincronização com sinais. Exemplos de aplicação
• I/O em Unix. Ficheiros e tabela de ficheiros. Redirecionamento e pipes anónimos. Introdução a funções de manipulação do sistema de ficheiros
• Named pipes em Unix. Aplicações em modelo cliente servidor. Funcionamento síncrono e assíncrono.
• Programação multithreaded em Unix
• Sincronização simples com semáforos binários e variáveis condicionais

Fundamentos teóricos de sistemas operativos. Conceitos de carácter teórico de sistemas operativos abrangendo 1) tópicos de carácter geral, 2) a arquitetura, 3) tópicos de implementação, 4) gestão de processos, 5) a gestão de memória.

• 1 Conceitos gerais.
• Objetivos dos sistemas operativos. Programas, processos e threads. Tipos de sistemas. Arquitetura de sistemas operativos. Núcleo de sistemas operativos.
• 2 Tópicos de programação multi-tarefa e de sicronização
• Programação multi-tarefa. Instrodução a sincronização: Trincos lógicos e mutexes. Variáveis condicionais.
• 3 Tópicos de implementação de sistemas
• Implementação de processos. Modos de execução. Espaço núcleo e espaço utilizador. Controlo de interrupções e respetiva aplicação.  Implementação de chamadas ao sistema. Implementação de trincos lógicos e mutexes. Tópicos de programação em modo núcleo.
• 4 Gestão de processos
• Tipos e algoritmos de escalonamento. Estado e ciclo de vida dos processos. Indicadores de desempenho de escalonamento.
• 5 Gestão de memória
• Conceitos fundamentais de gestão de memória. Endereçamento virtual. Tipos de endereçamento virtual. Algoritmos de gestão de memória virtual.

A avaliação é constituída por três componentes: tarefa, exame e trabalho prático.

Tarefa:

• Consiste na instalação e configuração do ambiente de trabalho para as aulas, sob a forma de uma máquina virtual, nos moldes e segundo as alternativas a determinar no respetivo enunciado.
• A tarefa é validada numa aula laboratorial a indicar no enunciado da tarefa. A validação é realizada na aula do laboratório em que o aluno está inscrito. Não existe outra data nem horário alternativo, exceto para os trabalhadores-estudantes cujo estatuto esteja formalmente registado no NONIO, aos quais poderá ser disponibilizado um horário alternativo.
• O cumprimento e validação da tarefa têm o valor de 0,4 valores. A não realização da tarefa acarreta a perda deste valor, sem possibilidade de recuperação.
• Não existe a possibilidade de aproveitamento da tarefa do ano anterior.

Trabalho prático:

• Pode ser realizado individualmente ou em grupos de dois alunos do mesmo laboratório.
• É realizado exclusivamente durante o semestre. Os alunos que não realizarem o trabalho durante o semestre ficam definitivamente sem a classificação que lhe corresponde, não podendo substituí-lo por outros meios ou pelo exame, em nenhuma época de avaliação.
• É descrito por um ou mais enunciados, que serão divulgados na altura própria e que conterão os detalhes dos requisitos e regras aplicáveis.
• Está sujeito a dois momentos de acompanhamento e apresentação, a realizar em aulas indicadas no enunciado. Cada apresentação não realizada acarretará a perda definitiva de parte da valorização do trabalho, a especificar no enunciado. O acompanhamento e a apresentação são realizados na aula do laboratório em que o aluno está inscrito.
• Os alunos com estatuto de trabalhador-estudante formalmente registado no NONIO podem optar por realizar os momentos de acompanhamento fora da aula, em horário a definir com o professor.
• A valorização do trabalho pode ser feita segundo dois perfis alternativos: o perfil A, em que o trabalho vale 2,5 valores, e o perfil B, em que vale 4,5 valores. O exame valerá os restantes valores necessários para perfazer, juntamente com a tarefa, o total de 20 valores.
• No perfil A, o trabalho vale 2,5 valores e a avaliação compreende apenas os dois momentos de acompanhamento, nos quais se verificam o progresso, o cumprimento dos requisitos e os aspetos de qualidade da solução, com maior ênfase no 2.º momento. Após o 2.º momento de avaliação, é comunicada a classificação ao aluno.
• No perfil B, o trabalho vale 4,5 valores e implica uma defesa adicional, de natureza semelhante a uma avaliação oral, na qual se averigua detalhadamente o domínio da matéria envolvida. O resultado desta defesa pode baixar a classificação já obtida no 2.º momento de avaliação.
• Todos os alunos estão, por omissão, no perfil A. No final do 2.º momento de acompanhamento, o aluno pode optar por passar para o perfil B. Se o fizer, deverá inscrever-se num horário para a defesa, sendo a classificação final do trabalho determinada a partir da classificação que já possui e da prestação na defesa.
• A opção pelo perfil B é individual, mesmo no caso de trabalhos realizados por grupos de dois alunos. A passagem para o perfil B é voluntária, mas definitiva.
• Trabalhos de anos anteriores: podem ser aproveitados os trabalhos realizados no ano letivo de 2025/2026, e apenas esses. O aproveitamento ocorre apenas mediante pedido dos interessados, através do NONIO, e enquadra o aluno no perfil B. A classificação de 4 valores correspondente ao trabalho realizado no ano anterior é mantida. A obtenção dos 0,5 valores adicionais previstos no perfil B no presente ano letivo pressupõe uma nova apresentação do trabalho, destinada a verificar o seu funcionamento e o conhecimento do aluno sobre a solução apresentada. A não realização desta apresentação, ou uma prestação considerada insuficiente, implica a não atribuição dos 0,5 valores adicionais. A participação num momento de acompanhamento do trabalho do presente ano letivo elimina a possibilidade de optar pelo aproveitamento do trabalho do ano anterior.

Exame:

• Prova escrita, a realizar nas épocas regulamentares e nas datas definidas pela Escola.
• O exame vale os restantes valores necessários para perfazer o total de 20 valores, tendo em conta os 0,4 valores da tarefa e o perfil de trabalho prático do aluno: 17,1 valores no perfil A ou 15,1 valores no perfil B.
• A classificação do exame está sujeita a uma nota mínima de 35%.
• No exame, os alunos têm acesso apenas aos materiais estipulados pelos docentes.
• Poderá ser necessária a inscrição para participação no exame da época normal. Esta inscrição não substitui a inscrição na disciplina ou no exame efetuada nos Serviços Académicos e destina-se apenas à otimização da atribuição de salas e vigilantes.

Validação oral:

• Qualquer ato de avaliação poderá ser sujeito a validação oral. A realização desta prova será determinada pelos docentes, podendo abranger qualquer ato de avaliação, incluindo exames, e ser aplicada a todos ou apenas a parte dos alunos. A sua realização será comunicada aos alunos envolvidos.

NAO