Fundamentos de Sistemas Operacionais. Processos. Prof. Edwar Saliba Júnior Março de Unidade Processos

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1 Processos Prof. Edwar Saliba Júnior Março de

2 Processos Programa em execução: processos do próprio sistema (SYSTEM no gerenciador de tarefas); processos do usuário; Sistemas multiprogramáveis: muitos processos em execução ao mesmo tempo; Curiosidade: Job = termo utilizado para designar processos em sistemas em batch. 2

3 Processos Quem gerencia a execução de processos? O sistema operacional: Alocação de recursos; Compartilhamento de dados; Troca de informações e Sincronização da execução; Alerta: programa!= processo Processo = instruções do programa + informações necessárias para a sua execução (lembrando que o processo pode ser executado em várias prestações ); Exemplo: Programa Olá Mundo. 3

4 Estrutura do Processo Informações necessárias para execução do processo: Contexto de hardware; Contexto de software; Espaço de endereçamento. 4

5 Estrutura do Processo C o n t e x t o d e S o f t w a r e C o n t e x t o d e H a r d w a r e P r o g r a m a E s p a ç o d e E n d e r e ç a m e n t o 5

6 Estrutura do Processo Contexto de hardware: estado do hardware no momento em que o processo é interrompido para ceder lugar a um outro processo em execução (mudança de contexto): Ex: registradores. 6

7 Contexto de Hardware Mudança de Contexto S i s t e m a O p e r a c i o n a l P r o c e s s o A P r o c e s s o B e x e c u t a n d o S a l v a r e g i s t r a d o r e s d o P r o c e s s o A C a r r e g a r e g i s t r a d o r e s d o P r o c e s s o B e x e c u t a n d o S a l v a r e g i s t r a d o r e s d o P r o c e s s o B C a r r e g a r e g i s t r a d o r e s d o P r o c e s s o A e x e c u t a n d o 7

8 Estrutura do Processo Contexto de software: Características e limites dos recursos que podem ser alocados pelo processo: Ex: identificação do processo (PID), usuário dono do processo, tamanho máximo em RAM que o processo pode alocar, tamanho máximo do buffer para operações de I/O; Espaço de endereçamento: Endereço da memória principal alocado para armazenamento de instruções e os dados utilizados pelo processo. 8

9 Estrutura do Processo o w n e r ( U I D ) P I D n o m e r e g i s t r a d o r e s g e r a i s p r i o r i d a d e d e e x e c u ç ã o r e g i s t r a d o r P C d a t a / h o r a d e c r i a ç ã o C o n t e x t o d e S o f t w a r e C o n t e x t o d e H a r d w a r e t e m p o d e p r o c e s s a d o r r e g i s t r a d o r S P q u o t a s p r i v i l é g i o s P r o g r a m a E s p a ç o d e E n d e r e ç a m e n t o r e g i s t r a d o r d e s t a t u s e n d e r e ç o s d e m e m ó r i a p r i n c i p a l a l o c a d o s 9

10 Processos No Windows podemos ver algumas propriedades dos processos em execução através do gerenciador de tarefas. 10

11 PCB Bloco de Controle do Processo (PCB Process Control Block): Estrutura utilizada para armazenar na memória principal as informações sobre os processos em execução (contexto de hardware, contexto de software e espaço de endereçamento). 11

12 PCB p o n t e i r o s E s t a d o d o p r o c e s s o N o m e d o p r o c e s s o P r i o r i d a d e d o p r o c e s s o R e g i s t r a d o r e s L i m i t e s d e m e m ó r i a L i s t a d e a r q u i v o s a b e r t o s. 12

13 Estados do Processo Novo (new): O processo está sendo criado (BCP criado, porém ainda não pode ser executado); Execução (running): As instruções estão sendo executadas: Máximo de um processo em execução por processador em um dado instante; Pronto (ready): Esperando para ser atribuído a um processador; Espera (wait): Esperando a ocorrência de algum evento (conclusão de operação de I/O, por exemplo); Encerrado (exit): Terminou a execução (recursos ainda não foram liberados e BCP ainda existe). 13

14 novo Estados do Processo encerrado aceito pronto interrupção em execução término do processo * processador liberado conclusão de I/O ou evento espera por I/O ou evento em espera * O término do processo, na maioria das vezes, ocorre devido a: término das instruções a serem executadas, eliminação por ausência de recursos. 14

15 Operações com Processos Um processo (dito Processo Pai) pode criar novos processos (ditos Processos Filhos) via chamada de sistema: Um processo filho, por sua vez, pode criar outros processos, formando uma árvore de processos; Um usuário pode solicitar a criação a um shell, que entende o pedido do usuário através de uma linguagem dita de controle (textual, gráfica, por eventos); Compartilhamento de Recursos (memória, arquivos, dispositivos de E/S), três formas distintas: Pai e filho compartilham todos os recursos ; Filho compartilha um subconjunto dos recursos do pai; Pai e filho não compartilham recursos; Execução, duas formas distintas: Pai e filho executam concorrentemente; Pai espera até o término do filho. 15

16 Operação com Processos Processo executa sua última instrução e pede ao SO para terminá-lo (exit): Dados de saída do filho para o pai (via wait); exit(): todos os recursos do processo são liberados pelo SO; Um processo pai pode terminar a execução de um processo filho via chamada de sistema. Quando: O filho excedeu os recursos alocados; A tarefa atribuída ao filho não é mais necessária; Se o pai está terminando; Obs.: Alguns sistemas operacionais não permitem que o filho continue. Neste caso, se o pai terminou, então todos os filhos também terminam terminação em cascata. 16

17 Estados do processo Para cada estado do processo existe uma fila de espera. Cada uma dessas filas é gerenciada pelo escalonador. L i s t a d e p r o c e s s o s e m e s t a d o d e p r o n t o L i s t a d e p r o c e s s o s e m e s t a d o d e e s p e r a P C B # P C B # 1 P C B # 9.. P C B # 2 P C B # 4. 17

18 Filas de Escalonamento 18

19 Representação do Escalonamento de um Processo 19

20 Tipos de Processos Processos podem ser descritos de acordo com o tipo de processamento que executam: CPU-bound (ligado à CPU): passa a maior parte do tempo fazendo cálculos (em execução) e realiza poucas operações de E/S (aplicações matemáticas e científicas); I/O-bound (ligado à E/S): passa a maior parte do tempo no estado bloqueado, pois realiza muitas operações de E/S (aplicações comerciais e interativas). 20

21 Background x Foreground ( a ) P r o c e s s o F o r e g r o u n d e n t r a d a s a í d a t e r m i n a l t e r m i n a l ( b ) P r o c e s s o B a c k g r o u n d e n t r a d a s a í d a a r q u i v o d e e n tr a d a a r q u i v o d e s a í d a 21

22 Relembrando Diferenciemos programa de processo; Quais as partes que compõem um processo? Resumidamente, quais os possíveis estados de um processo? 22

23 Bibliografia MACHADO, F. B.; MAIA, L. P. Arquitetura de Sistemas Operacionais, 3ª Ed., Rio de Janeiro: LTC Editora, SILVA, Guilherme Baião S. Slides da disciplina de Sistemas Operacionais de Arquitetura Fechada. Faculdade INED,