LICENCIATURA EM COMPUTAÇÃO. Resenha Livro Sistemas Operacionais 4ª edição Capítulo quatro: Gerencia do processador

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1 LICENCIATURA EM COMPUTAÇÃO Resenha Livro Sistemas Operacionais 4ª edição Capítulo quatro: Gerencia do processador SANTO AMARO 2012

2 JEANDERVAL SANTOS DO CARMO RESENHA Resenha do quarto capítulo: Gerencia do processador do livro Sistemas Operacionais 4ª edição apresentada na disciplina Sistemas Operacionais do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia, Campus Santo Amaro, curso Licenciatura em Computação, III semestre. SANTO AMARO 2012

3 Identificação da obra O livro Sistemas Operacionais em sua quarta edição foi escrito por: Rômulo Silva de Oliveira, Alexandre da Silva Carissimi, Simão Sirineo Toscani e foi publicado pela editora Bookman em Ver referência abaixo. Resumo O texto exposto no quarto capítulo, fala sobre como os processos que são gerenciados diante do processador. Para que a gerência seja possível, existem vários algoritmos que são utilizados, entre eles os mais conhecidos e enfatizados são: o de prioridade e o que disponibiliza fatia de tempo para cada processo. Com relação aos processos, serão explicados o que vem a ser: descritores de processos, chaveamento de contexto, swapping, threds, o que são escalonadores entre outros. O que o capítulo 4 do livro de sistemas operacionais aborda? O capitulo quatro (gerência do processador) fala sobre o uso dos recursos computacionais pelos processos e como deve ser esse uso. Para gerenciar esses recursos o autor fala sobre diversos algoritmos. Entre eles podemos citar o de prioridade e o round-robin. Bloco descritor de processos O processo no sistema operacional é representado por um registro. Esse registro também é conhecido como descritor de processos ou bloco descritor. Em alguns sistemas operacionais existe uma fila de descritores livres. Quando o processo é criado um processo descritor é retirado da fila de descritores livres e adicionado à fila de aptos a ganhar o processador. Quando um processo está executando e num determinado tempo ele solicita uma chamada de sistema, geralmente um novo processo ganha o processador devido à longa espera do processo anterior que aguarda o retorno (resposta) da chamada de sistema efetuada. Lembre-se que um acesso a memória, por exemplo, tem velocidade de execução inferior ao da unidade central de

4 processamento. Caso o processador tivesse que aguardar a resposta da solicitação do primeiro processo, o recurso em questão (cpu) não seria aproveitado ao máximo, ou seja, haveria um desperdício de recurso computacional (desempenho). No momento em que o processo perde o processador, todo o contexto de execução, antes da entrada de um segundo processo, é salvo em seu próprio descritor. Nesse registro contém informações de vital importância para a boa execução do processo quando ele retornar ao status executando. No momento em que o processo é eliminado, acontece uma limpeza, ou seja, ocorre a liberação dos recursos e em seguida o descritor de processos volta para a fila de descritores livres. Ao contrario do que se imagina, o descritor de processos não é retirado de uma lista de descritores livres e copiados para diferentes filas no processo computacional. Os descritores de processos quando saem da fila de descritores livres, passam de uma fila para outra apenas com a atualização dos seus ponteiros, ou seja, o espaço de memória permanece sendo o mesmo. Existem sistemas operacionais com diferentes quantidades de descritores de processos livres e implementações distintas. Em sistemas que contém descritores estáticos tem a desvantagem de se limitar a uma quantidade de descritores pré-estabelecidos. Essa desvantagem já não é encontrada pelos sistemas operacionais que utilizam alocação dinâmica de memória, pois não há uma quantidade pré-estabelecida. Chaveamento de contexto Sabemos que em sistemas multiprogramados os processos são interrompidos e continuados durante vários os momentos. O ato de efetuar essas trocas de processos que vão ganhar o processador ou sair do estado executando (entre outros) é chamado de chaveamento de contexto de execução.

5 Para cada momento que um processo sai do estado de executando para bloqueado, por exemplo, todas as informações são salvas para que o processo possa voltar do estado em que se encontrava antes de ter sido interrompido. Nesse contexto de execução que foi salvo, podemos saber vários dados sobre o processo tais como: prioridade, tamanho de memória ocupada, estado do processo, conteúdo dos registradores do processador entre outros. Os módulos do sistema operacional que são responsáveis por recolocar o contexto do processo são denominados dispatcher. Threads Threads é um fluxo de execução. Podem existir uma ou mais de uma thread executando durante o ciclo do processo. Quando existem várias threads de um processo (multithreading) já podemos entrar com o conceito de programação concorrente (Programação concorrente não será o foco neste capítulo. Se houver interesse em saber um pouco mais, basta consultar o capítulo três do Livro). As threads são fluxos que também acessam recursos compartilhados para que possam executar suas funções e são consideradas processos leves quando a nível de usuário. Threads do usuário são implementados no espaço do usuário e contém chaveamentos mais rápidos e com menor custo para sua criação e eliminação. Sua desvantagem é que não efetua paralelismo real, ou seja, uma máquina com processador que contenha dois núcleos, não são aproveitados ao máximo. No caso de threads do nível do sistema ele não tem essa deficiência, no entanto o sistema operacional necessita dar suporte para que esse paralelismo real seja efetuado. Sua desvantagem é que como passam a solicitar chamadas ao sistema operacional, esses fluxos de execução (threads) são menos leves. Escalonadores Nos sistemas computacionais que utilizam multiprogramação é necessário que exista a presença de um escalonador para que os recursos da

6 máquina possam ser divididos de forma adequada. Para se realizar essa tarefa é necessária a presença do escalonador de processos. O escalonamento pode ser de curto, longo e de médio prazo. Para esclarecer um pouco a diferença entre eles podemos começar falando dos de curto prazo. Nesse tipo, após a saída de um processo para a entrada de outro, o escalonador foi projetado para efetuar essa entrega de forma rápida, ou seja, assim que o processador fica livre, outro processo deve entrar rapidamente para ocupar o processador. No caso do escalonador de longo prazo, os processos não são necessariamente criados no momento da solicitação, eles podem ser postergados. Um dos motivos é por causa do grande consumo de recursos do computador a exemplo da memória principal. Como vários processos na máquina podem prejudicar o desempenho, já que há um esgotamento da quantidade de recursos disponíveis, alguns processos só são criados quando há uma diminuição do uso dos sistemas computacionais. Obs.: Geralmente não são utilizados em sistemas em que o cliente aguarda por um terminal a inicialização do processo. Como alguns processos em tempo de execução podem alocar memória de forma dinâmica, podem ocorrer esgotamento de memória e com isso prejudicar o desempenho da máquina. Uma das alternativas para se evitar a falta de memória é o swapping. Nessa técnica alguns processos que estão na memória são suspensos e copiados para o disco (swap-out). A operação inversa é denominada como swap-in, nesse processo o que ocorre é que o processo é novamente lançado na memória e o seu contexto é novamente restabelecido exatamente do mesmo jeito em que estava antes de ter sido suspenso. O escalonador responsável pela gerência dos processos que devem sofrer ação de swap-out e swap-in é o escalonador de médio prazo, o qual é ligado tanto a gerencia do processador quanto a gerencia de memória. Algoritmos Existem vários algoritmos que foram implementados para resolver o escalonamento dos processos. Cada algoritmo tem uma característica em

7 especial. Alguns desses algoritmos foram citados, pelos autores e entre eles estão o FIFO (ordem de chegada), onde o primeiro a entrar na fila é o primeiro a sair (Esse é considerado o mais singelo), o Shortest Job first que é o algoritmo que seleciona o processo cujo ciclo de processamento seja o menor. Entre os citados pelos autores, os que mais são enfatizados são os que dizem respeito à seleção por prioridade e round-robin. A prioridade serve para dar preferência a determinados processos dentro de uma lista encadeada. Caso ocorra a situação de ter dois ou mais processos com a mesma prioridade, o critério adotado para a escolha se dá pela ordem de chegada. Já no roundrobin, que é uma fila simples, o critério é que cada processo receberá uma fatia de tempo (quantum) para utilizar o processador. Esses dois últimos (o que utiliza fatia de tempo e prioridade) são os mais conhecidos quando se fala em algoritmos de escalonamento dos sistemas operacionais. Recomendação O livro sistemas operacionais, é recomendado para o ensino de cursos superiores e/ou técnicos que visam o entendimento do funcionamento dos sistemas operacionais. Este material didático foi elaborado por uma instituição de ensino superior para facilitar o entendimento de vários detalhes de um sistema computacional de forma clara e organizada. Ideal para o ensino e aprendizagem. É um material de boa qualidade e vale apena o explorar.

8 Referência: OLIVEIRA, Rômulo Silva de. CARISSIMI, Alexandre da Silva. TOSCANI, Simão Sirineo. Sistemas Operacionais, 4 edição, Rômulo Silva de Oliveira, Alexandre da Silva Carissimi, Simão Sirineo Toscani. editora bookman 2010.