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1) Funcionamento:

Processadores com tecnologia de virtualização possuem um conjunto de instrução extra chamado Virtual Machine Extensions (Extensões de Máquina Virtual) ou VMX. O VMX traz 10 novas instruções específicas de virtualização do processador: VMPTRLD, VMPTRST, VMCLEAR, VMREAD, VMWRITE, VMCALL, VMLAUNCH, VMRESUME, VMXOFF e VMXON.

Existem dois modos de execução dentro da virtualização: root e não-root. Normalmente apenas o software de controle da virtualização, chamado Virtual Machine Monitor (VMM), roda no modo root, enquanto que os sistemas operacionais trabalhando no topo das máquinas virtuais são também chamados "programas convidados".

para entrar no modo de virtualização, o programa deve executar a instrução VMXON e então chamar o software VMM. Feito isso, o software VMM pode entrar em cada máquina virtual usando a instrução VMLAUNCH, e sair delas usando a instrução VMRESUME. Se a VMM quiser parar todas as máquinas virtuais e sair do modo de virtualização, ela executa a instrução VMXOFF.

Processadores mais recentes apresentam uma extensão chamada EPT (Extended Page Tables ou Tabelas de Páginas Estendidas), que permite que cada convidado tenha sua própria tabela de página, de modo a monitorar quais endereços de memória que o convidado esta acessando correspondem a quais endereços de memória no sistema de memória do computador. Sem esta extensão, o VMM tem de sair da maquina virtual para executar esta tarefa, o que reduz seu desempenho. Portanto, a extensão EPT aumenta o desempenho da virtualização.

2)

3) a) Na interpretação cada comando do código fonte é lido pelo interpretador, convertido em código executável e imediatamente executado antes do próximo comando.

A interpretação tem como vantagem sobre a compilação a capacidade de identificação e indicação de um erro no programa-fonte (incluindo erro da lógica do algoritmo) durante o processo de conversão do fonte para o executável .

A interpretação tem como desvantagem o consumo de memória devido ao fato de o interpretador permanecer na memória durante todo o processo de execução do programa. Na compilação o compilador somente é mantido na memória no processo de compilação e não utilizado durante a execução. Outra desvantagem da interpretação esta na necessidade de tradução de partes que sejam executadas diversas vezes, como os loops que são traduzidos em cada passagem. No processo de compilação isto só ocorre uma única vez. Da mesma forma pode ocorrer para o programa inteiro, em caso de diversas execuções, ou seja, a cada execução uma nova interpretação.

b)

4) E/S por programa: o processador tem controle direto sobre a operação de E/S, incluindo a detecção do estado do dispositivo, o envio de comandos de leitura ou escrita e transferência de dados. Para realizar uma transferência de dados, o processador envia um comando para o módulo de E/S e fica monitorando o módulo para identificar o momento em que a transferência pode ser realizada. Após detectar que o módulo esta pronto, a transferência de dados é realizada através do envio de comandos de leitura ou escrita pelo processador. Se o processador for mais rápido que o módulo de E/S, essa espera representa um desperdício de tempo de processamento. As vantagens deste método são: hardware simples e todos os procedimentos estão sobre controle da UCP. As desvantagens são: utilização do processador para interrogar as interfaces, o que acarreta perda de ciclos de processador que poderiam ser utilizados na execução de outras instruções, utilização do processador para realizar a transferência de dados, o que também acarreta perda de ciclos de processador.

E/S por interrupção: neste caso, o processador envia um comando para o modulo de E/S e continua a executar outras instruções, sendo interrompido pelo módulo quando ele estiver pronto para realizar a transferência de dados, que é executada pelo processador através da obtenção dos dados da memória principal, em uma operação de saída, e por armazenar dados na memória principal, em uma operação de entrada. A vantagem deste método é que não ocorre perda de ciclos de processador para interrogar a interface, já que neste caso, não se precisa mais interrogar a interface, ela avisa quando esta pronta. As desvantagens são: necessidade de um hardware adicional (controlador de interrupções, por exemplo), gerenciamento de múltiplas interrupções e perda de ciclos de relógio para salvar e recuperar o contexto dos programas que são interrompidos.

E/S por DMA: Nesse caso a transferência de dados entre o modulo de E/S e a memória principal é feita diretamente sem envolver o processador. Existe um outro módulo denominado controlador de DMA que realiza a transferência direta de dados entre a memória e o módulo de E/S. quando o processador deseja efetuar a transferência de um bloco de dados com um módulo de E/S, ele envia um comando para o controlador de DMA indicando o tipo de operação a ser realizada (leitura ou escrita de dados), endereço do módulo de E/S envolvido, endereço de memória para início da operação de leitura ou escrita de dados e número de palavras a serem lidas ou escritas. Depois de enviar estas informações ao controlador de DMA, o processador pode continuar executando outras instruções. O controlador de DMA executa a transferência de todo o bloco de dados e ao final envia um sinal de interrupção ao processador, indicando que a transferência foi realizada. As vantagens deste método são: permite transferência rápida entre interface e memória porque existe um controlador dedicado a realizá-la

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