Gerenciamento do processador, Resumos de Sistemas Operacionais

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SISTEMAS

OPERACIONAIS

Gerenciamento

do

Processador

Prof.: Salustiano Oliveira E-mail: [email protected]

Sistemas Operacionais

Processos

(^4) Construção de um Programa

Modelo de processo

 Os primeiros sistemas permitiam a execução de apenas um programa de

cada vez, que deveria ter o controle completo do sistema e acesso a

todos os seus recursos. Os sistemas atuais permitem que diversos

programas sejam carregados na memória e executados simultaneamente.

 Essa evolução tornou necessário um controle maior na divisão de tarefas

dos vários programas, resultando na noção de processo.

 Em um sistema multiprogramável, a unidade central de processamento

(CPU) alterna entre processos, dedicando um pouco de seu tempo a

cada um, dando a ilusão de paralelismo. Este esquema costuma ser

chamado de pseudoparalelismo.

Modelo de Processo  Multiprogramação de 4 programas;  Modelo conceitual de 4 processos sequenciais, independentes;  Somente um programa está ativo a cada momento;  Conceitualmente, cada processo tem sua própria CPU. Com a CPU alternando entre os processos, a velocidade com que um processo executa não será uniforme.

Criação de Processos

 Sistemas operacionais precisam de mecanismos para criar processos.

 Principais eventos que levam à criação de processos:

 Início do sistema (processos de background e foreground);  Execução de chamada ao sistema de criação de processos;  Solicitação do usuário para criar um novo processo;  Início de um job em lote;

Criação de Processos

 Todo novo processo (filho) é criado por um processo existente (pai).

 UNIX: fork e execve ;  Windows: CreateProcess ;

Termino de Processos

 Condições que levam ao término de processos:

 Saída normal (voluntária);  Saída por erro (voluntária);  Erro fatal (involuntário);  Cancelamento por um outro processo (involuntário);

 Em alguns sistemas, quando um processo termina, todos os processos

criados por ele são imediatamente cancelados.

 UNIX e Windows não funcionam dessa maneira.

Hierarquias de Processos

 No Linux, um processo e todos os seus filhos e demais descendentes

formam um grupo de processos.

 No Linux, um processo especial chamado systemd (ou init , dependendo

da versão) está presente na imagem de inicialização do sistema. É o

primeiro processo a ser executado e é responsável por iniciar a execução

dos demais processos do sistema operacional.

 Cada um desses processos pode iniciar mais processos. Desse modo, todos

os processos no Linux pertencem a uma única árvore, com o systemd (ou

init) em sua raiz.

Hierarquias de Processos

 A imagem a seguir exemplifica a árvore de processos em um sistema Linux

por meio da execução do comando “ pstree ”.

Estados de Processos  No estado executando , o processo tem suas instruções executadas pelo processador e três coisas podem acontecer:  1. A primeira delas é o processo ser executado por muito tempo. Então, o sistema operacional interrompe momentaneamente a execução do processo para colocar outro em seu lugar, ocorrendo a transição 3, que leva o processo de volta ao estado pronto, no qual aguardará nova oportunidade de execução.  2. Pode ocorrer ainda de o processo solicitar uma operação de entrada e saída e ter de aguardar a conclusão da operação, que costuma ser demorada quando comparada à capacidade de processamento do processador de um computador. Nesse caso, ocorre a transição 4, e o processo vai para o estado bloqueado.  3. Por último, o processo pode encerrar sua execução, realizando a transição 6 e indo para o estado terminado.  O processo que vai para o estado bloqueado permanece nele até que seja concluída a operação que aguardava. Quando isso ocorre, o processo passa pela transição 5 e vai para o estado pronto até ser novamente selecionado para

16 execução.

O estado terminado é para os processos que não serão mais executados. Quando está neste estado, o sistema operacional deve providenciar a desalocação dos recursos que ainda estejam alocados ao processo. Somente após a desalocação de todos os recursos, o processo deixa de existir no sistema.

Estados de Processos

 Para implementar o modelo de processos, o Linux mantém uma tabela de

processos, com uma entrada por processo. Esta entrada é chamada de

Bloco de Controle de Processo – BCP ( Process Control Block – PCB ) e

contém todas as informações do processo. Algumas entradas do BCP são:

 Estado do processo  Prioridade do processo  Número do processo  Registradores da CPU  Informações relativas ao gerenciamento de memória  Informações de contabilidade  Informações sobre operações de E/S

Mudança de contexto

 Para transferir o controle da CPU de um processo a outro, é necessário

guardar o estado do processo em execução e carregar o estado do

processo a entrar em execução. Esta tarefa é conhecida como mudança

de contexto (ou troca de contexto).

 O tempo gasto na mudança de contexto varia, dependendo de fatores

como velocidade da memória, quantidade de registradores e existência

de instruções especiais. Este tempo costuma variar de 1 a 1000

microssegundos.

Mudança de contexto

 O contexto de um processo pode ser dividido em três elementos básicos:

 O contexto de hardware constitui-se basicamente do conteúdo dos registradores. No momento em que o processo perde a CPU, o sistema salva suas informações. Ele é fundamental para a implementação dos sistemas multiprogramáveis.  O contexto de software especifica características do processo que influenciarão na execução de um programa. Ele define basicamente três grupos de informações sobre um processo: identificação, quotas e privilégios. O contexto de software especifica características do processo que influenciarão na execução de um programa. Ele define basicamente três grupos de informações sobre um processo: identificação, quotas e privilégios.  O espaço de endereçamento é a área de memória do processo em que o programa será executado e a área de memória onde os dados do processo serão armazenados. Cada processo possui seu próprio espaço de endereçamento, que deve ser protegido dos demais.