Slides-SO-Cap05

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Arquitetura de Sistemas Operacionais

Francis Berenger Machado / Luiz Paulo Maia

Capítulo 5

Processo

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Processo

Estrutura do Processo

Contexto de Software Contexto de Hardware Programa Espaço de Endereçamento

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Processo

Mudança de Contexto

Sistema Operacional Salva registradores do Processo A executando Processo A Processo B Carrega registradores do Processo B Carrega registradores do Processo A executando executando Salva registradores do Processo B

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Processo

Características da Estrutura de um Processo

Contexto de prioridade de execução registrador PC data/ hora de criação owner (UID) PID nome registradores gerais Contexto de Programa Contexto de Software de criação tempo de processador registrador SP quotas privilégios endereços de memória principal alocados registrador de status Contexto de Hardware Espaço de Endereçamento

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Processo

Bloco de Controle do Processo (BCP)

É uma estrutura de dados que compõe o processo, contendo os contextos de software e de hardware e o espaço de endereçamento. O BCP reside em memória, numa área reservada ao sistema operacional.

ponteiros Estado do processo . . . . .. . . Registradores Nome do processo Prioridade do processo Limites de memória Lista de arquivos abertos

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Processo

Lista de BCPs nos Estados de Pronto e Espera

. .. .. .. . . .. .. .. . Lista de processos em estado de pronto PCB# 5 PCB# 1 . .. .. .. . . .. .. .. . . .. .. .. . PCB# 5 PCB# 9 PCB# 1 PCB# 2 PCB# 4 Lista de processos em estado de espera

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Processo

Estados do processo

Criação: neste estado o processo está sendo alocado na memória, sendo

criado no sistema. Todos os recursos necessários à execução do processo são reservados durante a passagem do processo por este estado, o que acontece uma única vez. Vários processos podem estar neste estado, ao mesmo tempo

Pronto: é o estado onde os processos, depois de criados ou quando retornam

do tratamento de uma interrupção, permanecem aguardando a liberação da do tratamento de uma interrupção, permanecem aguardando a liberação da CPU para que possam iniciar ou continuar seu processamento. É como se fosse uma fila, gerenciada pelo sistema operacional. Vários processos podem estar neste estado, ao mesmo tempo.

Execução: é onde o processo efetivamente utiliza a CPU. Ele permanece no

processador até que seja interrompido ou termine sua execução. Neste estado, somente um processo pode permanecer de cada vez, já que existe apenas um processador.

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Processo

Estados do processo

Espera: neste estado estão todos os processos que sofreram algum tipo de

interrupção de E/S, onde permanecem até que a intervenção seja resolvida. Vários processos podem estar neste estado, ao mesmo tempo.

Saída: é o estado final do processo, quando este termina seu processamento.

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Processo

Mudanças de Estado do Processo

Criação_{Pronto: o processo foi criado, tem seus recursos alocados, e está}

apto a disputar o uso da CPU.

Pronto _{Execução: o processo é o primeiro da fila de pronto e a CPU fica}

disponível. Neste momento o processo passa a ocupar a CPU, permanecendo em execução até que seja interrompido ou termine sua execução.

Execução _{Pronto: o processo foi interrompido por fatia de tempo ou por} Execução _{Pronto: o processo foi interrompido por fatia de tempo ou por}

prioridade. Ainda precisa de mais tempo na CPU para terminar sua execução, não tem nenhuma intervenção pendente, por isso volta à fila de pronto para disputar novamente o uso da CPU.

Execução _{Espera: esta transição acontece quando o processo foi}

interrompido por E/S. Significa que deve permanecer no estado de espera até que a interrupção seja tratada pelo sistema. Neste estado o processo fica

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Processo

Mudanças de Estado do Processo

Espera _{Pronto: Após o término do tratamento da interrupção, o processo}

volta à fila de pronto para disputar novamente o uso da CPU.

Execução _{Saída: o processo terminou, e não mais disputará o uso da}

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Processo

Mudanças de Estado do Processo

Estado de Execução Estado de Término

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Estrutura de Processos e Subprocessos

Processo A Processo C Processo B Processo B Processo E Processo D

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Processo

Tipos de Processo

Além dos processos do usuário, a CPU também executa processos do

sistema. São aqueles que oferecem os serviços do sistema operacional aos usuários, como criação/eliminação de processos, tratamento de interrupção e todos aqueles correspondentes às funções do sistema já estudadas. Estes

executam sempre, com certa prioridade, concorrendo com os processos do usuário.

Os processos em execução, do usuário, podem assumir dois tipos diferentes, de acordo com suas características de uso de CPU e periféricos:

Processo CPU-bound: é aquele processo que utiliza muito a CPU. Ele ganha uma fatia de

tempo e a utiliza por inteiro, sem desperdiçar nenhum tempo. É o caso de programas científicos, de cálculo numérico, estatística, matemática, e também na área de simulação. Normalmente fazem pouca ou nenhuma entrada de dados, e muito processamento.

Processo I/O-bound: é o tipo de processo que utiliza muito mais E/S do que CPU.

Aplicações em Banco de Dados, onde se faz consultas e atualizações constantes em arquivos em disco são um bom exemplo deste tipo de processo. De acordo com essas características, podemos dizer que este tipo de processo permanece mais tempo em espera (tratando interrupções) do que propriamente em execução, ocupando a CPU por períodos mínimos de tempo.

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Processo

Processos CPU-bound x I/O-bound

E/ S E/ S

(a) CPU-bound

tempo tempo

UCP UCP

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Processo

Processo Multithread

Contexto de hardware Contexto de hardware Contexto de hardware e Espaço de endereçamento C o n te x to d e so ft w a re Thread 3 Thread 2 Thread 1

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Processo

Processos Foreground e Background

(a) Processo Foreground

saída terminal terminal entrada (b) Processo Background saída arquivo de saída terminal terminal entrada arquivo de entrada

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Processo

Pipe

saída do Processo A entrada do Processo A saída do Processo B Processo A entrada do Processo B Processo A Processo B