Questão de Sistemas Operacionais — Geral — FUNDATEC 2025

Princípio da localidade e working set

Gabarito: letra D — corretos os itens I e IV. A linha sólida representa um padrão de acesso com localidade (acessos concentrados em poucas regiões), enquanto a linha tracejada representa acessos aleatórios e uniformemente distribuídos pelas páginas. Essa distinção é a base do modelo de working set: o sistema mantém na memória o conjunto de páginas que o processo acessa com frequência, explorando a localidade para reduzir page faults.

O princípio da localidade é uma observação empírica sobre o comportamento dos programas: durante um intervalo de tempo, um processo tende a acessar uma fração pequena e relativamente estável do seu espaço de endereçamento. Há duas formas principais: a localidade temporal (uma posição acessada agora provavelmente será acessada novamente em breve) e a localidade espacial (posições próximas à acessada tendem a ser acessadas em seguida). Esse princípio é o que torna viável a memória virtual: se os acessos fossem uniformemente distribuídos por todo o espaço de endereçamento, a paginação seria ineficiente, pois cada página teria a mesma chance de ser referenciada e o working set seria enorme.

O modelo de working set (conjunto de trabalho), proposto por Peter Denning, define o conjunto de páginas que um processo acessou nos últimos $\Delta$ (delta) acessos. O sistema operacional monitora esse conjunto para decidir quais páginas manter na memória física: se o working set cabe na memória, o processo executa com poucos page faults; se não cabe, ocorre thrashing (o sistema gasta mais tempo paginando do que executando). A figura da questão ilustra exatamente os dois extremos: um processo com localidade (linha sólida) tem um working set pequeno e estável, enquanto um processo com acessos aleatórios (linha tracejada) tem um working set que muda rapidamente e cobre muitas páginas.

Na prática, um programa típico (como um editor de texto ou um navegador) acessa um conjunto restrito de páginas: o código das funções em execução, a pilha, o heap e os dados globais. Por exemplo, um loop que percorre um vetor acessa as páginas que contêm o vetor e o código do loop, repetidamente. Já um processo que percorre uma estrutura de dados gigante de forma não sequencial, ou que executa um algoritmo com saltos aleatórios, tende a espalhar os acessos por muitas páginas, o que prejudica a localidade.

A pegadinha desta questão está em associar corretamente cada linha ao comportamento descrito. A banca espera que o candidato saiba que a linha sólida (que se mantém em uma faixa estreita de endereços) representa localidade, e a linha tracejada (que salta por toda a extensão) representa aleatoriedade. Guarde essa correspondência: linha concentrada = localidade; linha espalhada = aleatório.

Item I — ✅ Correto

A linha sólida, por se manter em uma faixa estreita de endereços ao longo do tempo, demonstra o princípio da localidade: o processo acessa repetidamente um conjunto pequeno de posições de memória. Isso é exatamente o que o modelo de working set explora.

Item II — ❌ Incorreto

A linha tracejada, ao contrário, salta por toda a extensão do espaço de endereçamento, indicando acessos aleatórios e uniformemente distribuídos, não localidade. O erro está em atribuir localidade a um padrão que é o oposto dela.

Item III — ❌ Incorreto

A linha sólida não representa acessos aleatórios e uniformemente distribuídos; ela representa localidade. O erro está em inverter o comportamento: a linha sólida é justamente o exemplo de localidade, não de aleatoriedade.

Item IV — ✅ Correto

A linha tracejada, por se espalhar por todo o espaço de endereçamento, representa acessos aleatórios e uniformemente distribuídos entre as páginas. Esse é o padrão que dificulta a eficiência da memória virtual, pois o working set se torna grande e instável.

Conclusão: corretos os itens I e IV, portanto o gabarito é a letra D.

Gabarito: letra D