Sistemas Operacionais: Processos. Jones Albuquerque DFM-UFRPE 2004.

Sistemas Operacionais: Processos

Jones Albuquerque DFM-UFRPE

2004.

Hist´oria de SOs

Fase 0: n˜ao existem SOs (Sistemas Operacionais) programac¸˜ao atrav´es de chaves em um pai- nel, computadores como experiˆencias

conjunto de cart˜oes manualmente carrega- dos para executar um programa

usu´ario presente todo o tempo: toda ativi- dade ´e seq ¨uencial, nenhuma sobreposic¸˜ao de computac¸˜ao

PROBLEMA: muita espera

Hist´oria de SOs

Fase 1: Multiprogramac¸˜ao pessoas s˜ao baratas

v´arios programas carregados simultaneamente na mem´oria

utilizac¸˜ao mais eficiente do computador:

sobreposic¸˜ao

complicados: escalonamento de atividades e de CPU, protec¸˜ao e mem´oria

PROBLEMA: SOs complicados e usu´arios ainda

esperam pelo computador

Hist´oria de SOs

Fase 2: Time sharing

computadores s˜ao r´apidos, pessoas s˜ao len- tas, ambos s˜ao caros

usu´arios acessam a mesma CPU simultane- amente diretamente conectados a terminais on-line

dados precisam ser acessados continuamente:

sistema de arquivos base dos SOs modernos

PROBLEMA: falta de disciplina nos progra-

madores!

Hist´oria de SOs

Fase 3: Computadores pessoais dark ages!

computadores s˜ao baratos, pessoas s˜ao ca- ras: dar um computador a cada pessoa (SUN- Stanford University Network; Apple II, IBM PC, MacIntosh)

SOs simplificados

DOS/Windows: protec¸˜ao eliminada

sistema normalmente tem um s´o usu´ario

PROBLEMA: pessoas ainda continuam es-

perando pelo computador, vir ´us e hackers!

Hist´oria de SOs

Fase 4: Sistemas paralelos e distribu´ıdos WWW

menos de um usu´ario por sistema!

multiprocessadores

acesso `a rede: impressoras, arquivos, ...

vocˆe sabe que est´a usando um sistema dis- tribu´ıdo quando:

n˜ao consegue trabalhar porque um compu- tador que vocˆe n˜ao est´a usando e do qual nunca ouviu falar est´a fora do ar

PROBLEMA: pessoas esperam pela rede! +

vir ´us e hackers!

Sistemas Operacionais

Gerˆencia de processos

Comunicac¸˜ao entre processos

Gerˆencia de mem´oria

Sistema de arquivos

Sistema de I/O

Sistema de seguranc¸a/protec¸˜ao

Gerˆencia de Processos

Permite a execuc¸˜ao simultˆanea de v´arios progra- mas

Possibilita a ilus˜ao de que cada programa executa sozinho

Processo consiste de todo o ambiente de execuc¸˜ao de um programa: registradores, mem´oria, etc...

Escalonador ´e o programa que a cada instante de- termina qual processo estar´a executando: pro- grama mais importante do SO!

Processos do usu´ario e do SO se comunicam e se

sincronizam

Processos

Um processo ´e um fluxo de controle seq ¨uencial e seu espac¸o de enderec¸amento

Informalmente, processo ´e a execuc¸˜ao de um pro- grama junto com os dados usados por ele

Execuc¸˜ao seq ¨uencial

Espac¸o de enderec¸amento: registradores, mem´oria

e arquivos

Programas X Processos

Programa ´e c´odigo. Processo ´e execuc¸˜ao

O mesmo programa executado por dois usu´arios diferentes gera dois processos

Um programa pode gerar/chamar v´arios proces-

sos

Threads

Um processo possui duas partes:

ativa: fluxo de controle

passiva: espac¸o de enderec¸amento

Um thread consiste somente do fluxo de controle, tamb´em chamado de processo leve

Por que Threads?

espac¸o de enderec¸amento ´e caro

muitas vezes processos usam dados compar-

tilhados, e usar-se v´arios threads no mesmo

Definic¸˜oes

Processo (Unix):

espac¸o de enderec¸amento + fluxo de controle

Thread:

fluxo de controle

Tarefa (task):

espac¸o de enderec¸amento

Um processo ´e uma tarefa com um ´unico thread

Uma tarefa pode conter v´arios threads

N´ao h´a protec¸˜ao entre threads de uma mesma ta- refa

CONFUS ˜AO: freq ¨uentemente usa-se processo ou

Combinac¸˜oes

Uma tarefa, um thread:

SOs simples como DOS: um usu´ario fazendo uma coisa de cada vez

Uma tarefa, v´arios threads:

n ´ucleo de SO: coordena diversas atividades, mas protec¸˜ao n˜ao ´e necess´aria e uma tarefa

´e mais eficiente

V´arias tarefas, um thread por tarefa:

Unix original

diversos usu´arios com um programa cada

V´arios threads, uma CPU

Cada thread tem a ilus˜ao de ter uma CPU dedi- cada, mas s´o existe uma CPU

O Escalonador ´e o programa que controla qual th- read executa a cada instante:

while (true) {

espera_evento();

salva_thread_corrente();

escolhe_novo_thread();

carrega_novo_thread();

}

Escalonador

Cada thread ´e representado por um PCB - Process Control Block que cont´em:

estado do processo: Running, Ready ou Bloc- ked

n ´umero do processo (thread) PC - Program Counter

registradores

localizac¸˜ao na pilha de execuc¸˜ao

prioridade de execuc¸˜ao

Estados do Thread

BLOCKED

EVENTO EVENTO

ESCOLHA

INTERRUPCAO

READY RUNNING

Ready: pronto para executar

Running: executando

Blocked: esperando por algum evento