Sistemas Operacionais

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Sistemas Operacionais

• 2. Processos
• Texto base capítulos 3 e 4
• Operating Systems Internals and Design
  Principles
• W. Stallings

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O conceito de processos

• No capítulo 1, fizemos as seguintes afirmativas
  quanto aos processos
• Mais geral que programa
• Consiste em um código executável e seus dados
  associados, além de um contexto de execução

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Enfim, ...

• Um processo é uma abstração de um programa em
  execução
• Exemplo
• fazer um bolo ...

• ... primeiros socorros!

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O que esperar do SO?

• Alternar a execução de processos de forma a
  maximizar a utilização da UCP e fornecer tempo de
  resposta razoável
• Alocar recursos a processos
• Suportar criação de processos pelo usuário
• Suportar comunicação entre processos

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Modelo simples de processo
(a) diagrama de transição de estado
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Criando de processos

• O que faz o SO para criar processos?
• constrói estruturas de dados
• aloca espaço de endereçamento

• Quando cria?
• quando usuário abre sessão
• quando gerado por outro processo (e.g., servidor
  de FTP) ...

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Terminando processos

• Quando terminar?
• execução da instrução Halt
• condições de erro ...

• Algumas razões para o término
• tempo excedido
• falta de memória
• uso de instrução privilegiada
• término do processo pai ...

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Problema com o modelo simples

• Um processo que não está executando estará sempre
  pronto a executar?

• Não
• ? pode estar bloqueado esperando E/S!
• ? despachante não pode simplesmente
  ppegar um processo que esteja na fila

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Um modelo mais elaborado
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Implementando o modelo (1)
fila dos prontos
liberação
despacho
admissão
UCP
pausa
fila dos bloqueados
espera evento
evento ocorre
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Implementando o modelo (2)
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Implementando o modelo (3)
evento 1 ocorre
evento 2 ocorre
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O estado Suspenso

• O processador é muito mais rápido que E/S todos
  os processos podem estar bloqueados
• Swapping
• Necessidade de novo estado representação de
  processo suspenso

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Diagrama com estado Suspenso
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Pensando melhor ...
novo
admissão
despacho
liberação
ativa
pronto- suspenso
executando
saída
suspende
pausa
evento ocorre
evento ocorre
espera evento
ativa
suspenso- bloqueado
bloqueado
suspende
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O que o SO deve fazer?

• Em um sistema multi-tarefas, o SO deverá
• escalonar e despachar processos para execução
• alocar recursos aos processos
• responder a pedidos de recursos feitos pelos
  programas dos usuários
• Como fazer?

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Tabelas!

• Tabelas de memória
• e.g., alocação de MP aos processos
• Tabelas de E/S
• e.g., estado de dispositivo de E/S
• Tabelas de arquivos
• localização de arquivos em MS
• Tabelas de processos
• e.g., lista de processos existentes

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Controlando processos

• Para gerenciar processos o SO precisa conhecer
• onde o processo está localizado
• os atributos do processo
• Como é representado um processo?
• imagem do processo programa dados pilha(s)
  atributos

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Atributos do processo

• O conjunto dos atributos de um processo é
  conhecido como bloco de controle do processo
  (PCB, em inglês)
• PCB pode ser dividido em três partes
• identificação do processo
• informação de estado do processador
• informação de controle do processo

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Identificação do processo

• Feita por identificadores numéricos que incluem
• identificador do processo
• identificador do processo que o criou
• identificador do usuário

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Informação do processador

• Contida nos registradores do processador
• registradores visíveis ao usuário (aqueles
  referenciados por programa)
• registradores de controle e estado (e.g., PC,
  códigos de condição)
• apontadores de pilha

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Informação de controle (1)

• Estado e escalonamento, que inclue
• estado do processo (e.g., pronto)
• nível corrente de prioridade
• suporte ao escalonamento (e.g., há quanto tempo o
  processo está esperando)
• evento (e.g., identificação do evento que o
  processo está esperando)

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Informação de controle (2)

• Estruturação de dados (e.g., relação pai-filho)
• Comunicação entre processos (e.g., sinais)
• Privilégios (e.g., tipos de instruções que podem
  ser executadas)
• Gerenciamento de memória (e.g., ponteiro para
  tabela de páginas)
• Propriedade e uso de recursos (e.g., arquivos
  abertos)

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Funções típicas do núcleo do SO

• Preliminares
• O que é modo dual de operação?
• O que é o núcleo do SO?

• Funções do núcleo
• gerenciamento de processos
• gerenciamento de memória
• gerenciamento de E/S
• funções de suporte

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Funções típicas do núcleo do SO

• Preliminares
• O que é modo dual de operação?
• O que é o núcleo do SO?

• Funções do núcleo
• gerenciamento de processos
• gerenciamento de memória
• gerenciamento de E/S
• funções de suporte

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Gerenciamento de processos (1)

• Funções típicas

• criação e término de processos
• escalonamento e despacho
• chaveamento
• sincronização e suporte a IPC
• gerenciamento de PCBs

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Gerenciamento de processos (2)

• Criação de processos

• atribuição de identificador único e adicionar
  nova linha à tabela primária de processos
• alocação de espaço para a imagem
• iniciação do PCB
• adicionar apontador nas listas apropriadas (e.g.,
  lista de prontos para escalonamento)
• outras estruturas e.g., arquivo de contabilização

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Gerenciamento de processos (3)

• Quando chavear?

• interrupções
• relógio (? mudança de estado, escalonamento)
• E/S
• falta de memória (página ou segmento)
• traps condições anormais
• chamada ao sistema (e.g., operação de E/S)

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Unix Fork
include ltstdio.hgt int main (int argc, char
argv ) int pid / criação de outro
processo por fork / pid fork() if (pid lt
0) / ocorreu erro / fprintf(stderr, "Fork
falhou") exit(-1) else if (pid 0) /
processo filho / execlp ("/bin/ls", "ls",
NULL) else / processo pai / /
processo pai vai esperar o filho terminar
/ wait(NULL) printf("Filho
terminou\n") exit(0)
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Gerenciamento de memória

• Funções típicas
• alocação de espaço de endereçamento aos processos
• swapping
• gerenciamento de páginas e segmentos

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Gerenciamento de E/S

• Funções típicas
• gerenciamento de buffers
• alocação de canais e dispositivos de E/S

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Funções de suporte

• Funções típicas
• tratamento de interrupção
• monitoramento
• contabilidade

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Leitura suplementar

• Operating Systems Concepts, A. Silberschatz e
  P.B. Galvin, Addison-Wesley
• Modern Operating Systems, A.S. Tanenbaum,
  Prentice Hall