introduÇÃo À organizaÇÃo de computadores e sistemas operacionais viviane lucy sistema...

INTRODUÇÃO À ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES E SISTEMAS OPERACIONAIS

VIVIANE LUCY

Sistema OperacionalProcessos

WebDesign Redes de Computadores

Aula 10


VIVIANE LUCY

Introdução• Em um sistema multiprogramável, o SO controla a execução dos

diversos programas e o uso concorrente do processador e dos demais recursos.

• De uma forma geral, um programa em execução é sempre associado a um processo.

• Para que a concorrência entre os programas ocorra corretamente é necessário:

• Guardar as informações do programa que foi interrompido, para que quando o mesmo volte a ser executado não lhe falte nenhuma informação.

• Estas informações são a base para qualquer sistema multiprogramável


VIVIANE LUCY

Introdução• Assim podemos definir Processo como:

• O conjunto de informações necessárias para que o sistema operacional implemente a concorrência de programas.

Instr. 1.1Instr 1.2Instr. 1.3Instr 1.4Instr. 1.5Instr 1.6

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Prog_1

Informações de registradores


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Prog_2



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Prog_3


Processo X Processo Y Processo Z


VIVIANE LUCY


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Prog_1



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Prog_2



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Prog_3


Processo X Processo Y Processo Z

t0t4 t5

t7 t8t12 t13

. . .

Ins

tr.1

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Ins

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Ins

tr.1

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Ins

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Ins

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Ins

tr.

S.O

Ins

tr.1

.5

Δt1 Δt2 Δt3


VIVIANE LUCY

Introdução• O sistema operacional comanda a troca dos processos

no processador -> mudança de contexto

• É dessa forma que o SO implementa e gerencia um ambiente multiprogramável.

• As informações de um processo podem ser:

• O seu espaço de endereçamento na memória principal;

• A sua área em disco;

• O tempo de processador, etc.


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Processos

• Um processo é formado por três partes:

• Contexto de software;

• Contexto de hardware;

• Espaço de endereçamento;

• O conjunto destas partes constituem as informações necessárias à execução dos programas.


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Contexto de Hadware

• O contexto de hardware de um processo armazena o conteúdo dos registradores da CPU.

• Quando um processo está em execução, o seu contexto de hardware está armazenado nos registradores do processador.

• Quando o processo perde a utilização da CPU, o SO salva as informações no contexto de hardware do processo.


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Salva registradores do processo A

Carrega registradores do processo B

Salva registradores do processo B

Carrega registradores do processo A

PROCESSO A PROCESSO B

executando

executando

executando

Sistema Operacional


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Contexto de Software

• No contexto de software de um processo são especificados os recursos que podem ser alocados pelo processo.

• Exemplos:

• Número máximo de arquivos abertos simultaneamente.

• Prioridade de execução...

• Estas características podem ser determinadas no momento de criação do processo ou pode ser alterada durante sua existência.


VIVIANE LUCY


• O contexto de software é composto por três grupos de informações sobre o processo:

• Identificação

• Quotas

• Privilégios


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• Identificação

• Cada processo criado recebe uma identificação única (PID – process identification);

• A partir do PID o sistema operacional e outros processos podem fazer referencia a qualquer processo existente.

• O processo também possui a identificação do usuário que o criou (owner). E cada usuário possui uma identificação única no sistema (UID – user identification).


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• Quotas

• As quotas são os limites de cada recurso do sistema que um processo pode alocar.

• Se uma quota for insuficiente, o processo poderá ser executado lentamente.

• Exemplos:

• Número máximos de arquivos abertos simultaneamente.

• Tamanho máximo da memória principal ou do HD que o processo pode alocar.

• Número máximo de processos que podem ser criados...


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• Privilégios

• Os privilégios definem as ações que um processo pode fazer em relação a ele mesmo, aos demais processos e ao sistema operacional.

• Privilégios que afetam o próprio processo permitem que suas características possam ser alteradas, como prioridade de execução, limites alocados na memória, etc.

• Privilégios que afetam os demais processos permite alterar as características dos outros processos


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Espaço de endereçamento

• O espaço de endereçamento é a área da memória pertencente ao processo onde instruções e dados são armazenados para execução.

• Cada processo tem seu próprio espaço de endereçamento.

• O espaço de um processo deve ser protegido dos demais processos.


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Bloco de Controle de Processo• O processo é implementado pelo SO através de uma estrutura

de dados chamada PCB ( bloco de controle de processos).

• No PCB o sistema operacional mantém todas as informações sobre contexto de hardware, contexto de software e espaço de endereçamento. Ponteiros

Estado do Processo

Nome do Processo

Prioridade do processo

Registradores

Limite de MemóriaLista de arquivos

abertos


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Bloco de Controle de Processo

• Os PCBs residem na memória principal, numa área reservada ao S.O.

• A gerência dos processos é realizada por meio das chamadas de rotinas do S.O. que cria, altera, eliminina, suspende processos, etc.


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Estados do Processo• Em um sistema multiprogramável, um processo não

deve monopolizar a CPU.

• Os processos passam por diversos estados ao longo de seu processamento.

TerminadoExecução

CriaçãoEspera Pronto


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Estados do processo• Criação

• Um processo está no estado de criação quando o S.O. já criou um novo PCB, porém ainda não pode colocá-lo na lista de processos do estado pronto.

• Alguns S.O.s limitam o número de processos ativos em função dos recursos disponíveis ou de desempenho.


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Estados do processo• Terminado

• Um processo no estado terminado não poderá ter mais nenhum programa executado no seu contexto. Porém o S.O. ainda mantém as informações de controle presentes na memória.

• O S.O. pode recuperar informações sobre a contabilização de uso de recursos do processo.

• O término de um processo pode ocorrer por:

• Término normal da execução;

• Eliminação por um outro processo;

• Eliminação forçada por ausência de recursos disponíveis no sistema


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Estados do processo• Pronto

• Um processo está no estado pronto quando apenas aguarda pra ser executado.

• O sistema operacional é responsável por determinar a ordem e os critérios pelos quais os processos em estado pronto devem fazer uso do processador.

• Os processos em estado pronto são organizados em listas encadeadas, e ordenados de acordo com a sua importância.

PCB#5 PCB#1

Lista de Processos em estado de pronto


VIVIANE LUCY

Estados do processo• Execução

• Um processo está no estado de execução quando está sendo processado pela CPU.

• Somente um processo pode estar sendo executado em um dado instante de tempo.

• Os processos se alternam na utilização da CPU seguindo uma política estabelecida pelo sistema operacional.


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Estados do processo• Espera

• Um processo em estado espera aguarda por algum evento externo ou por algum recurso para prosseguir seu processamento.

• Ex. o processo espera o término de uma operação de entrada e saída. Ou o processo espera uma determinada data e hora para continuar sua execução.

• Os vários processos em estado espera são organizados em listas encadeadas.

PCB#2 PCB#9

Lista de Processos em estado de espera


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Mudanças de estado• Criação - > Pronto

• O processo criado pode passa a fazer parte dos processos que estão prontos para ser executados.

TermindaoExecução

CriaçãoEspera ProntoPronto Criação


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Mudanças de estado• Pronto - > Execução

• O sistema operacional escolhe (através de critérios e algoritmos próprios) o processo que será executado na CPU.

TerminadoExecução

CriaçãoEspera ProntoPronto CriaçãoPronto

Execução


VIVIANE LUCY

Mudanças de estado• Execução - > Pronto

• Um processo em execução passa para o estado de pronto quando já executou uma fatia de tempo determinada pelo sistema operacional.

TerminadoExecução

CriaçãoEspera ProntoPronto CriaçãoPronto

Execução


VIVIANE LUCY

Mudanças de estado• Execução - > Espera

• Um processo em execução passa para o estado de espera quando aguarda uma operação de E/S, ou quando o sistema operacional suspende a execução do processo.

TerminadoExecução


Execução

Espera


VIVIANE LUCY

Mudanças de estado• Espera - > Pronto

• Um processo no estado de espera passa para pronto quando a operação solicitada é atendida ou o recurso esperado é concedido.

TerminadoExecução


Execução

Espera


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Mudanças de estado• Execução - >Terminado

• O processo em execução passa para o estado de terminado quando o processo terminou de ser executado.

TerminadoExecução

CriaçãoEspera Pronto Criação

Execução Terminado

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