SICO Aulas82 84

Instituto Federal de Educação,

Ciência e Tecnologia - Alagoas

Sistemas de Computação

Gerenciamento do Processador

Aulas 82-84

Sumário

1. Introdução 2. Funções Básicas 3. Critérios de Escalonamento 4. Escalonamentos Não­preemptivos e Preemptivos 5. Escalonamento Fisrt­In­First­Out (FIFO) 6. Escalonamento Shortest Job First (SJF) 7. Escalonamento Cooperativo 8. Escalonamento Circular

Sumário

1. Introdução 2. Funções Básicas 3. Critérios de Escalonamento 4. Escalonamentos Não­preemptivos e Preemptivos 5. Escalonamento Fisrt­In­First­Out (FIFO) 6. Escalonamento Shortest Job First (SJF) 7. Escalonamento Cooperativo 8. Escalonamento Circular

1. Introdução

●

Ponto fundamental do capítulo:

»

A partir do momento que vários processos podem 

estar no 

estado de pronto, devem ser 

_{estado de pronto}

estabelecidos 

critérios para determinar qual 

_critérios

processo será escolhido para fazer uso do 

processador.

»

Critérios:

Políticas de Escalonamento: – Base para: ● Gerência do processador e da multiprogramação em um  sistema operacional

1. Introdução

●

Onde ocorre o escalonamento ?

E s t a d o d e E s p e r a E s t a d o d e E x e c u ç ã o E s t a d o d e P r o n t o E s ca lo n a_m e n to

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1. Introdução 2. Funções Básicas 3. Critérios de Escalonamento 4. Escalonamentos Não­preemptivos e Preemptivos 5. Escalonamento Fisrt­In­First­Out (FIFO) 6. Escalonamento Shortest Job First (SJF) 7. Escalonamento Cooperativo 8. Escalonamento Circular

2. Funções Básicas

●

Funções da política de escalonamento:

»

Manter o processador ocupado a maior parte do 

tempo

»

Balancear o uso da CPU entre processos

»

Privilegiar a execução de aplicações críticas

»

Maximizar o throughput do sistema

»

Oferecer tempos de resposta razoáveis a usuários 

interativos

2. Funções Básicas

●

Que componente do S.O. é responsável por 

implementar os critérios da política de 

escalonamento?

»

Scheduler (Escalonador)

●

Que componente do S.O. é responsável por 

implementar a troca de contexto dos 

processos?

»

Dispatcher (Despachador)

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1. Introdução 2. Funções Básicas 3. Critérios de Escalonamento 4. Escalonamentos Não­preemptivos e Preemptivos 5. Escalonamento Fisrt­In­First­Out (FIFO) 6. Escalonamento Shortest Job First (SJF) 7. Escalonamento Cooperativo 8. Escalonamento Circular

3. Critérios de Escalonamento

●

O escalonamento ocorre de acordo com o tipo 

de sistema operacional:

»

Sistemas de tempo compartilhado:

Tratam todos os processos de forma equivalente,  evitando o starvation.

»

Sistemas de tempo real:

Devem priorizar a execução de processos críticos.

3. Critérios de Escalonamento

●

Critérios:

»

Utilização do processador

Desejável que permaneça alta

»

Throughput

Desejável que permaneça alto

»

Tempo de processador

Quanto tempo o processo permanece na CPU?

»

Tempo de espera

Deseja­se a redução no tempo de espera

3. Critérios de Escalonamento

●

Critérios:

»

Tempo de Turnaround

Tempo desde a criação até o término do processo Deseja­se que esse tempo seja minimizado pelas  políticas de escalonamento Soma dos períodos gastos: espera para ocupar memória  + espera na fila de pronto + execução na CPU + I/O

»

Tempo de Resposta

Tempo entre solicitação ao sistema operacional ou ao  aplicativo e o tempo no qual a resposta é obtida ●

Critérios podem ser conflitantes!

Sumário

1. Introdução 2. Funções Básicas 3. Critérios de Escalonamento 4. Escalonamentos Não­preemptivos e Preemptivos 5. Escalonamento Fisrt­In­First­Out (FIFO) 6. Escalonamento Shortest Job First (SJF) 7. Escalonamento Cooperativo 8. Escalonamento Circular

4. Escalonamentos Não­

preemptivos e Preemptivos

●

O que é preempção:

»

Em sistemas operacionais, trata­se da 

possibilidade de interromper um processo em 

execução e substitui­lo por outro

»

Escalonamento não­preemptivo:

Quando um processo está em execução, nenhum evento  externo pode ocasionar a perda do uso do processador

»

Escalonamento preemptivo:

Processo pode ser interrompido e passado para o estado  de pronto.

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1. Introdução 2. Funções Básicas 3. Critérios de Escalonamento 4. Escalonamentos Não­preemptivos e Preemptivos 5. Escalonamento Fisrt­In­First­Out (FIFO) 6. Escalonamento Shortest Job First (SJF) 7. Escalonamento Cooperativo 8. Escalonamento Circular

»

Algoritmo de Escalonamento mais simples

»

Também chamado de First­Come­First­Served(FCFS)

»

O processo que chega primeiro ao estado de pronto é 

selecionado para CPU

Após saírem da CPU, os processos que foram para o estado  de espera retornam no final da fila de pronto U C P E s t a d o d e C r i a ç ã o E s t a d o d e E s p e r a F i l a d o s p r o c e s s o s n o e s t a d o d e P r o n to E s t a d o d e T é r m i n o

5. Escalonamento Fisrt­In­First­Out 

(FIFO)

5. Escalonamento First­In­First­Out 

(FIFO)

●

Características:

»

Não­preemptivo

»

Processos CPU­bound levam vantagem sobre 

processos I/O­bound

●

Exemplo 1:

»

3 processos disputam a CPU:

»

Todos os processos já estavam na fila de pronto

Processo P1 P2 P3 Tempo de execução(ms): 24  3  3 Tempo de espera: P₁  = 0; P₂  = 24; P₃ = 27  Tempo médio de espera: (0 + 24 + 27)/3 = 17 

P

₁

P

₂

P

₃ 24 27 30 0

5. Escalonamento First­In­First­Out 

(FIFO)

5. Escalonamento First­In­First­Out 

(FIFO)

»

Alterando a orderm dos processos:

Processo P2 P3 P1 Tempo de execução(ms): 3  3  24 Tempo de espera: P₁ = 6; P₂ = 0_; P₃ = 3 Tempo médio de espera: (6 + 0 + 3)/3 = 3 

P

₁

P

₃

P

₂ 6 3 30 0

5. Escalonamento First­In­First­Out 

(FIFO)

●

Exemplo 2:

»

Apresente o 

diagrama de tempo de execução do 

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1. Introdução 2. Funções Básicas 3. Critérios de Escalonamento 4. Escalonamentos Não­preemptivos e Preemptivos 5. Escalonamento Fisrt­In­First­Out (FIFO) 6. Escalonamento Shortest Job First (SJF) 7. Escalonamento Cooperativo 8. Escalonamento Circular

6. Escalonamento Shortest Job 

First (SJF)

»

Processo de tempo de execução mais curto é 

alocado primeiro à CPU

Empate?  FCFS

»

Há dois esquemas:

Não­preemptivo: não cede a vez para o próximo  processo Preemptivo:  – Há um novo processo com tempo de execução de CPU menor? ● SRTF ­ Shortest­Remaining­Time­First SJT é ótimo: mínimo tempo médio para um conjunto de  processos

6. Escalonamento Shortest Job 

First (SJF)

●

Shortest­Job­First (SJF)

»

Exemplo SJF 

Não­Preemptivo

Não­Preemptivo

Processo P1 P2 P3 P4 Tempo de chegada   0  2  4  5 Tempo de execução(ms):  7    4  1  4  Tempo médio de espera:(0 + 6 + 3 + 7)/4 = 4ms

P

₁

P

₃

P

₂ 7 3 16 0

P

₄ 8 12

6. Escalonamento Shortest Job 

First (SJF)

●

Shortest­Job­First (SJF)

»

Exemplo SJF 

Preemptivo

Preemptivo

Processo P1 P2 P3 P4 Tempo de chegada   0  2  4  5 Tempo de execução(ms):  7    4  1  4  Tempo médio de espera:(9 + 1 + 0 + 2)/4

P

₁

P

₂

P

₃ 4 2 11 0

P

₄ 5 7

P

₂

P

₁ 16

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1. Introdução 2. Funções Básicas 3. Critérios de Escalonamento 4. Escalonamentos Não­preemptivos e Preemptivos 5. Escalonamento Fisrt­In­First­Out (FIFO) 6. Escalonamento Shortest Job First (SJF) 7. Escalonamento Cooperativo 8. Escalonamento Circular

7. Escalonamento Cooperativo

●

Características primordiais:

»

Tenta aumentar o grau de multiprogramação em 

políticas sem preempção:

FIFO SJF

»

Liberação da CPU é realizada pelo próprio 

processo

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1. Introdução 2. Funções Básicas 3. Critérios de Escalonamento 4. Escalonamentos Não­preemptivos e Preemptivos 5. Escalonamento Fisrt­In­First­Out (FIFO) 6. Escalonamento Shortest Job First (SJF) 7. Escalonamento Cooperativo 8. Escalonamento Circular

8. Escalonamento Circular

●

Round Robin Scheduling

»

Preemptivo

»

Projeto para sistemas de tempo compartilhado

Time­sharing

»

Característica primordial:

Quando um processo passa para o estado de execução,  há um limite para o uso contínuo do processador:

– Fatia de tempo (time­slice) ou quantumtime­slice

P r e e m p ç ã o p o r te m p o U C P E s t a d o d e C r i a ç ã o E s t a d o d e E s p e r a F i l a d o s p r o c e s s o s n o e s t a d o d e P r o n to E s t a d o d e T é r m i n o

8. Escalonamento Circular

●

Valor do time­slice

»

Varia de acordo com a arquitetura do S.O.

Geralmente flutua entre 10ms e 100ms 

»

Time­slice muito alto?

Comportamento semelhante ao FIFO

»

Time­slice muito pequeno?

Número excessivo de mudanças de contexto

»

Principal vantagem:

Não permitir a monopolização da CPU

8. Escalonamento Circular

»

Exemplo (quantum = 20ms):

Processo P1 P2 P3 P4 Tempo de CPU(ms) 53 17 68 24 Tempo de chegada de todos os processos: 0ms Tempo médio de espera:(81 + 20 + 94 + 97)/4 = 73ms P₁

P

₂

P

₃

P

₄

P

₁

P

₃

P

₄

P

₁

P

₃

P

₃ 0 20 37 57 77 97 117 121 134 154 162

Bibliografia

[MACHADO, 2004] MACHADO, F. B.; MAIA, L. P. Arquitetura de Sistemas  Operacionais.  4ª edição. Rio de Janeiro: LTC, 2002. [SILBERSCHATZ, 2006]SILBERSCHATZ, A; GAGNE, G; GALVIN P.  Fundamentos de Sistemas Operacionais. 4ª edição. Rio de Janeiro: LTC,  2006.

Instituto Federal de Educação,

Ciência e Tecnologia - Alagoas

Sistemas de Computação

Gerenciamento do Processador

Aulas 82-84

Prof. Erico Augusto