Sistemas Operacionais. Prof. André Y. Kusumoto

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1 Sistemas Operacionais Prof. André Y. Kusumoto

2 Conceitos Básicos Escalonamento de CPU O objetivo da multiprogramação é ter sempre algum processo em execução para maximizar a utilização de CPU. Para um sistema uniprocessador, ou monoprocessado, nunca haverá mais de um processo em execução. A idéia da multiprogramação é relativamente simples. Um processo é executado até ter de esperar, geralmente pela operação de I/O. Em um sistema de computação simples, a CPU ficaria ociosa. Todo esse tempo de espera é perdido; nenhum trabalho útil é realizado. Com a multiprogramação, esse tempo é usado de forma produtiva. Vários processos são mantidos na memória ao mesmo tempo. Quando um processo precisa esperar, o sistema operacional tira a CPU do processo e passa para outro processo. 2/7

3 Ciclo de surtos de CPU e I/O A execução de um processo consiste em um ciclo de execução de CPU e espera de I/O. Os processos alternam entre esses dois estados. A execução de um processo começa com um surto de CPU. A isso se segue um surto de I/O que por sua vez, é seguido por outro surto de CPU, depois outro surto de I/O e assim por diante. Um programa limitado por I/O geralmente terá muitos surtos de CPU curtos. Um programa limitado pela CPU, poderá ter alguns surtos de CPU longos. 3/7

4 Escalonador de CPU Sempre que a CPU fica ociosa, o sistema operacional deverá escolher um dos processos para execução da fila de processos prontos. O processo de seleção é executado pelo escalonador de curto prazo. O escalonador seleciona dentre os processos na memória aqueles que estão prontos para executar e aloca a CPU a um deles. 4/7

5 Critérios de Escalonamento Muitos critérios foram sugeridos para comparar os algoritmos de escalonamento de CPU Utilização de CPU: A CPU deverá ficar o mais ocupado possível. A utilização da CPU pode variar de 0 a 100%. Em um sistema real, deverá variar de 40% (para um sistema não muito carregado) a 90% (para sistemas muito utilizados). Maximizar Produtividade (Throughput): Uma medida de trabalho é o número de processos completados por unidade de tempo. Maximizar Tempo de Processamento (Turnaround): quantidade de tempo necessária para executar um determinado processo. Minimizar Tempo de espera: O tempo de espera é a soma dos períodos gastos esperando na fila de processos prontos. Minimizar Tempo de resposta: Tempo de submissão de um pedido até a primeira resposta a ser produzida. Minimizar 5/7

6 Escalonamento com múltiplos processadores Sistemas nos quais os processadores são idênticos homogêneos; podemos usar qualquer processador disponível para executar processos na fila. Uma abordagem utiliza o multiprocessamento simétrico (SMP), no qual cada processador faz o seu próprio escalonamento. Alguns sistemas fazem com que todas as decisões de escalonamento, sejam tratadas por um único processador o processador mestre. Os outros processadores executam apenas código de usuário. Esse multiprocessamento assimétrico é muito mais simples do que o multiprocessamento simétrico, porque apenas um processador acessa as estruturas de dados do sistema, aliviando a necessidade de compartilhamento de dados. 6/7

7 Sistemas de tempo real crítico Escalonamento de Tempo Real São necessários para completar uma tarefa crítica dentro de um período garantido. Neste caso, o escalonador admite o processo, garantindo que ele concluirá no prazo, ou rejeita o pedido como sendo impossível. Essa garantia, feita mediante reserva de recurso, exige que o escalonador saiba exatamente quanto tempo leva para realizar cada tipo de função do sistema operacional. Sistemas de tempo real não-crítico São menos restritivos. Requer que os processos críticos recebam prioridade em relação a outros menos favorecidos. Embora isso possa causar alocação injusta de recursos e resultar em atrasos, ou mesmo starvation, para alguns processos, é pelo menos possível de alcançar. 7/7