03 GERÊNCIA DO PROCESSADOR 3.1 Introdução Em sistemas multiprogramáveis múltiplos processos podem permanecer na memória principal compartilhando o uso da CPU. Como diversos processos podem estarem estado de pronto devem ser estabelecidos critérios para determinar qual processo será escolhido para fazer uso do processador (estado de pronto para estado de execução). Estes critérios são conhecidos como política de escalonamento, 3.2 Critérios de Escalonamento Figura 01 Mudança do Estado de um Processo A figura abaixo explicita os diversos critérios de escalonamento de um processo. As características do sistema operacional (sistemas de tempo compartilhado ou sistemas de tempo real) irão determinar quais os principais aspectos na implementação de uma política de escalonamento.
Figura 02- Critérios de Escalonamento 3.3 Funções de um Política de Escalonamento São funções de uma política de escalonamento: - Manter processador ocupado a maior parte do tempo - Balancear o uso da CPU entre os processos - Privilegiar aplicações críticas - Maximizar o throuput do sistema. - Maximizar o tempo de resposta 3.4 Escalonamentos Preemptivos e Não-Preemptivos A preempção é a capacidade de um sistema operacional interromper um processo em execução e substituí-lo por um outro. Nos ESCALONAMENTOS NÃO-PREEMPTIVOS nenhum evento externo pode ocasionar a perda do uso do processador.] Nos ESCALONAMENTO PREEMPTIVOS o sistema operacional pode interromper um processo e passá-lo para o estado de pronto, a fim de alocar outro processo na CPU. O uso da preempção traz alguns benefícios como a possibilidade de se priorizar a execução de processos como no caso de aplicações de tempo real onde o fator de tempo é crítico e Implementar políticas de escalonamento que compartilhem o processador de maneira mais uniforme.
3.4.1 Escalonamentos Não-Preemptivos Nesta categoria enquadram-se os escalonamentos FIFO e SJF. As figuras abaixo descrevem as características de cada um destes escalonamentos. 3.4.1.1 Escalonamento FIFO Figura 03 Escalonamento FIFO Figura 04 - Escalonamento FIFO (vantagens e desvantagens)
3.4.1.2 Escalonamento SJF Figura 05 - Escalonamento FIFO (exemplo)
Figura 06 Escalonamento SJF Figura 07 Escalonamento SJF (Exemplo)
Figura 08 Escalonamento SJF Vantagens e Desvantagens 3.4.2 Escalonamentos Preemptivos Nesta categoria enquadram-se os escalonamentos COOPERATIVO, CIRCULAR, POR PRIORIDADES e CIRCULAR POR PRIORIDADES. As figuras abaixo descrevem as características de cada um destes escalonamentos. 3.4.2.1 Escalonamento Cooperativo Figura 09 Escalonamento Cooperativo
Figura 10 Escalonamento Cooperativo (vantagens e Desvantagens) 3.4.2.2 Escalonamento Circular Figura 11 Escalonamento Circular
Figura 12 Escalonamento Circular (Exemplo) Figura 13 Escalonamento Circular (Vantagens e Desvantagens)
3.4.2.3 Escalonamento por Prioridades Figura 14 Escalonamento por Prioridades
Figura 15 Escalonamento por Prioridades Figura 16 Escalonamento por Prioridades (Exemplo)
Figura 17 - Escalonamento por Prioridades (tipos de prioridades) Figura 18 Escalonamento por Prioridades (Vantagens e Desvantagens)
3.4.2.4 Escalonamento Circular por Prioridades Figura 19 Escalonamento Circular por Prioridades 3.4.2.5 Escalonamento por Múltiplas Filas
Figura 20 Escalonamento por Múltiplas Filas Figura 21 Escalonamento por Múltiplas Filas (Vantagens e Desvantagens)
3.5 Políticas de Escalonamento em Sistemas de Tempo Compartilhados Os sistema de tempo compartilhado caracterizam-se pelo processamento interativo (aqueles que exigem tempo de resposta rápidos) A escolha da política para atingir este propósito deve levar em consideração o compartilhamento da CPU de forma interativa A seguir mostraremos o comportamento dos processos CPU-Bound e I/O-Bound nos escalonamentos apresentados. Amaioria dos sistemas operacionais de tempo compartilhado utilizam o escalonamento circular com prioridades dinâmicas. Figura 22 - Comportamento do Escalonamento FIFO com processos CPU-Bound e I/O Bound
Figura 23 - Comportamento do Escalonamento Circular com processos CPU-Bound e I/O Bound
Figura 24 - Comportamento do Escalonamento Circular com Prioridades nos processos CPU-Bound e I/O Bound 3.6 Políticas de Escalonamento em Sistemas de Tempo Real Em Sistemas de Tempo Real é É garantida a execução de processos dentro de limites rígidos de tempo, sem o risco da aplicação ficar comprometida. O escalonamento deve levar em consideração a importância de cada tarefa na aplicação. O escalonamento por prioridade é o mais adequado desde que a cada processo é associado uma prioridade em função da importância do processo dentro da aplicação