SISTEMAS OPERACIONAIS
ATSLANDS ROCHA
ESCALONAMENTO DE
PROCESSOS
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ESCALONADOR DE CPU
 Seleciona qual processo da fila de PRONTO vai
ser executado;
 Dois esquemas de escalonamentos:
 N...
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ALGORITMOS DE ESCALONAMENTO
CARACTERÍSTICAS
 A seleção de um algoritmo de escalonamento
envolve:
 1) Utilização da CPU...
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ALGORITMOS DE ESCALONAMENTO
CARACTERÍSTICAS
 A seleção de um algoritmo de escalonamento
envolve:
 3 ) Tempo de retorno...
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ALGORITMOS DE ESCALONAMENTO
CARACTERÍSTICAS
 Com o algoritmo selecionado espera-se:
 Maximizar a utilização de CPU;
 ...
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ESCALONAMENTO
FCFS: FIRST-COME, FIRST
SERVED
 Quem solicita primeiro a CPU, recebe-a primeiro;
 Gerenciada por uma fil...
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ESCALONAMENTO
FCFS: FIRST-COME, FIRST
SERVED
 Ex: P1 ->24 ms
P2 -> 3 ms
P3 -> 3 ms
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FCFS: FIRST-COME, FIRST
SERVED
 Tempo de espera:
P1 -> 0 ms
P2 -> 24ms (0ms + 24ms)
P3 -> 27 ms (24ms + 3...
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ESCALONAMENTO
FCFS: FIRST-COME, FIRST
SERVED
 Pode deixar a CPU e dispositivos I/O ociosos;
 Não-preemptivo;
 Problem...
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ALGORITMO DE
ESCALONAMENTO
SJF: JOB MAIS CURTO
 Associa a cada processo a duração de seu próximo
surto de CPU;
 A CPU...
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ALGORITMO DE
ESCALONAMENTO
SJF: JOB MAIS CURTO
 Ex: P1 -> 6ms
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ALGORITMO DE
ESCALONAMENTO
SJF: JOB MAIS CURTO
 Tempo de espera:
P1 -> 3 ms
P2 -> 16ms
P3 -> 9 ms
P4 -> 0 ms
 Tempo e...
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ALGORITMO DE
ESCALONAMENTO
SJF: JOB MAIS CURTO
 Escalonamento ótimo
 Fornece o tempo médio de espera mínimo!
 Dificu...
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ALGORITMO DE
ESCALONAMENTO
SJF: JOB MAIS CURTO
 Quando um processo chega na fila de prontos e
outro ainda está em exec...
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ESCALONAMENTO
SJF: JOB MAIS CURTO
PREEMPTIVO
 Exemplo:
 Processo Instante Chegada Duração Surto
P1 0 8
P2 1 4
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ESCALONAMENTO
SJF: JOB MAIS CURTO
PREEMPTIVO
 Tempo de espera médio Preemptivo: 6,5 ms
 Tempo de espera médio SJF Não...
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ESCALONAMENTO
ESCALONAMENTO POR
PRIORIDADES
 CPU é alocada ao processo com prioridade mais
alta;
 Processo com priori...
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ESCALONAMENTO
ESCALONAMENTO POR
PRIORIDADES
 Exemplo:
P1 -> 10ms com Pri = 3
P2 -> 1 ms com Pri = 1
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ESCALONAMENTO POR
PRIORIDADES
 Tempo de espera médio - 8,2 ms
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ESCALONAMENTO POR
PRIORIDADES
 Preemptivo ou Não-preemptivo
 Quando um processo chega na fila de pronto...
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ESCALONAMENTO
ESCALONAMENTO POR
PRIORIDADES
 Problema: Bloqueio por tempo indefinido
 Alguns processos de baixa prior...
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ALGORITMO DE ESCALONAMENTO
ROUND-ROBIN (RR)
 Semelhante ao FCFS, mas é PREEMPTIVO;
 Utilização de quantum (fatia de t...
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ALGORITMO DE ESCALONAMENTO
ROUND-ROBIN (RR)
 A fila de prontos é FIFO (First In, First Out);
 Escalonador percorre a ...
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ALGORITMO DE ESCALONAMENTO
ROUND-ROBIN (RR)
 Ex: P1-> 24 ms
P2-> 3 ms
P3-> 3 ms
Quantum = 4 ms
P1 P2 P3 P1
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ALGORITMO DE ESCALONAMENTO
ROUND-ROBIN (RR)
 Tempo médio de espera: 5,66
 Nenhum processo recebe quantas* consecutivo...
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ALGORITMO DE ESCALONAMENTO
ROUND-ROBIN (RR)
 DEPENDE do tamanho do quantum
 Se for muito grande, será como o FCFS;
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ROUND-ROBIN (RR)
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APLICAÇÕES
 Sistemas em Lote
 Job mais curto primeiro.
 Sistemas Interativos
 Round Robin;
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 Há outra classe de algoritmos para processos
agrupados
 Exemplo de grupos:
Processos de ...
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ESCALONAMENTO POR MÚLTIPLAS
FILAS
 Divide a fila de processos PRONTOS em várias
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ESCALONAMENTO POR MÚLTIPLAS
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 Cada fila tem seu próprio algoritmo de
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ESCALONAMENTO POR MÚLTIPLAS
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ESCALONAMENTO POR MÚLTIPLAS
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 Nenhum processo da fila de edição interativa...
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ESCALONAMENTO POR MÚLTIPLAS
FILAS
 Há a possibilidade de dividir o tempo entre as
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MÚLTIPLAS FILAS COM
REALIMENTAÇÃO
 Processo pode se mover entre as filas;
 Mais complexo;...
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MÚLTIPLAS FILAS COM
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MÚLTIPLAS FILAS COM
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MÚLTIPLAS FILAS COM
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MÚLTIPLAS FILAS COM
REALIMENTAÇÃO
 Exemplo (cont.):
 Assim, processos de surto de 8 ms (o...
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MÚLTIPLAS FILAS COM
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 Geralmente definido pelos parâmetros:
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 Várias CPUs disponíveis, o problema do
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MÚLTIPLOS PROCESSADORES
 Solução: Somente uma fila de prontos para todos
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 Multiprocessamento simétrico
 Cada processador tem seu escalonam...
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 Multiprocessamento assimétrico
 Todas as decisões de escalonamen...
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3 escalonamento processos

  1. 1. SISTEMAS OPERACIONAIS ATSLANDS ROCHA ESCALONAMENTO DE PROCESSOS
  2. 2. 2 ESCALONADOR DE CPU  Seleciona qual processo da fila de PRONTO vai ser executado;  Dois esquemas de escalonamentos:  Não-preemptivo O processo é alocado pela CPU e depois passa para o estado de pronto ou é terminado.  Preemptivo Interrompe a execução do processo para que outro possa executar.
  3. 3. 3 ALGORITMOS DE ESCALONAMENTO CARACTERÍSTICAS  A seleção de um algoritmo de escalonamento envolve:  1) Utilização da CPU  A CPU deverá ficar ocupada o máximo possível;  2) Número de processos completados por unidade de tempo Se a CPU estiver ocupada, o trabalho está sendo feito.
  4. 4. 4 ALGORITMOS DE ESCALONAMENTO CARACTERÍSTICAS  A seleção de um algoritmo de escalonamento envolve:  3 ) Tempo de retorno: intervalo entre a submissão do processo até ele concluir Incluindo o tempo de espera para acessar memória, execução na CPU e operações de I/ O.  4) Tempo de espera: soma dos períodos gastos esperando na fila de prontos.  5) Tempo de resposta: intervalo de submissão do processo até a resposta.
  5. 5. 5 ALGORITMOS DE ESCALONAMENTO CARACTERÍSTICAS  Com o algoritmo selecionado espera-se:  Maximizar a utilização de CPU;  Minimizar o tempo de retorno, espera e resposta (otimizar a média).
  6. 6. 6 ESCALONAMENTO FCFS: FIRST-COME, FIRST SERVED  Quem solicita primeiro a CPU, recebe-a primeiro;  Gerenciada por uma fila FIFO (primeiro que entra, primeiro que sai);  Algoritmo mais simples;  Tempo médio de ESPERA pode ser longo.
  7. 7. 7 ESCALONAMENTO FCFS: FIRST-COME, FIRST SERVED  Ex: P1 ->24 ms P2 -> 3 ms P3 -> 3 ms P1 P2 P3 0 24 27 30
  8. 8. 8 ESCALONAMENTO FCFS: FIRST-COME, FIRST SERVED  Tempo de espera: P1 -> 0 ms P2 -> 24ms (0ms + 24ms) P3 -> 27 ms (24ms + 3ms)  Tempo de espera médio: 17ms (0 + 24 + 27)/3 P1 P2 P3 0 24 27 30
  9. 9. 9 ESCALONAMENTO FCFS: FIRST-COME, FIRST SERVED  Pode deixar a CPU e dispositivos I/O ociosos;  Não-preemptivo;  Problemático em sistemas de tempos compartilhado, onde deseja-se suprir vários usuários.
  10. 10. 10 ALGORITMO DE ESCALONAMENTO SJF: JOB MAIS CURTO  Associa a cada processo a duração de seu próximo surto de CPU;  A CPU é atribuída ao processo que tem o menor próximo surto de CPU;  Surtos iguais, usa-se FCFS para desempate.
  11. 11. 11 ALGORITMO DE ESCALONAMENTO SJF: JOB MAIS CURTO  Ex: P1 -> 6ms P2-> 8ms P3-> 7ms P4-> 3ms P4 P1 P3 P2 0 3 9 16 24
  12. 12. 12 ALGORITMO DE ESCALONAMENTO SJF: JOB MAIS CURTO  Tempo de espera: P1 -> 3 ms P2 -> 16ms P3 -> 9 ms P4 -> 0 ms  Tempo espera médio - 7ms (FCFS seria 10,25 ms) P4 P1 P3 P2 0 3 9 16 24
  13. 13. 13 ALGORITMO DE ESCALONAMENTO SJF: JOB MAIS CURTO  Escalonamento ótimo  Fornece o tempo médio de espera mínimo!  Dificuldade: conhecer a duração do próximo surto (pedido) de CPU!
  14. 14. 14 ALGORITMO DE ESCALONAMENTO SJF: JOB MAIS CURTO  Quando um processo chega na fila de prontos e outro ainda está em execução:  SJF Não-preemptivo: permite que o processo em execução termine seu surto de CPU;  SJF Preemptivo: Se o processo tiver o próximo surto menor do que o resto do processo que está executando, este será interrompido.
  15. 15. 15 ESCALONAMENTO SJF: JOB MAIS CURTO PREEMPTIVO  Exemplo:  Processo Instante Chegada Duração Surto P1 0 8 P2 1 4 P3 2 9 P4 3 5 P1 P2 P4 P1 0 1 5 10 17 26 P3
  16. 16. 16 ESCALONAMENTO SJF: JOB MAIS CURTO PREEMPTIVO  Tempo de espera médio Preemptivo: 6,5 ms  Tempo de espera médio SJF Não-preemptivo seria 7,75 ms P1 P2 P4 P1 0 1 5 10 17 26 P3
  17. 17. 17 ESCALONAMENTO ESCALONAMENTO POR PRIORIDADES  CPU é alocada ao processo com prioridade mais alta;  Processo com prioridades iguais são escalonadas na ordem FCFS.
  18. 18. 18 ESCALONAMENTO ESCALONAMENTO POR PRIORIDADES  Exemplo: P1 -> 10ms com Pri = 3 P2 -> 1 ms com Pri = 1 P3 -> 2 ms com Pri = 4 P4 -> 1ms com Pri = 5 P5 -> 5 ms com Pri = 2 *0 é a maior prioridade! P2 P5 P1 P3 0 1 6 16 18 19 P4
  19. 19. 19 ESCALONAMENTO ESCALONAMENTO POR PRIORIDADES  Tempo de espera médio - 8,2 ms P2 P5 P1 P3 0 1 6 16 18 19 P4
  20. 20. 20 ESCALONAMENTO ESCALONAMENTO POR PRIORIDADES  Preemptivo ou Não-preemptivo  Quando um processo chega na fila de prontos, sua prioridade é comparada com a do processo em execução;  Não-Preemptivo: Coloca o processo no topo da fila de pronto;  Preemptivo: Se a prioridade for maior, o algoritmo interrompe o processo atual.
  21. 21. 21 ESCALONAMENTO ESCALONAMENTO POR PRIORIDADES  Problema: Bloqueio por tempo indefinido  Alguns processos de baixa prioridade podem esperar indefinidamente pela CPU. Ou ele pode ser executado às “2h da manhã de domingo” ou é perdido em eventuais falhas do sistema.  Solução: Envelhecimento  Exemplo: A cada 15min os processos em espera sobem 1 ponto na prioridade.
  22. 22. 22 ALGORITMO DE ESCALONAMENTO ROUND-ROBIN (RR)  Semelhante ao FCFS, mas é PREEMPTIVO;  Utilização de quantum (fatia de tempo);  Geralmente, o tempo de espera médio é longo;  Revezamento circular  A fila de prontos é tratada como uma fila circular!
  23. 23. 23 ALGORITMO DE ESCALONAMENTO ROUND-ROBIN (RR)  A fila de prontos é FIFO (First In, First Out);  Escalonador percorre a fila de pronto e aloca a CPU a cada processo por um quantum  Surto de CPU do processo > quantum Tempo esgota e causa-se uma interrupção. Há troca de contexto e um novo processo executa  Surto de CPU do processo < quantum CPU é liberada e o próximo da fila executa
  24. 24. 24 ALGORITMO DE ESCALONAMENTO ROUND-ROBIN (RR)  Ex: P1-> 24 ms P2-> 3 ms P3-> 3 ms Quantum = 4 ms P1 P2 P3 P1 0 4 7 10 14 18 22 26 30 P1 P1 P1 P1
  25. 25. 25 ALGORITMO DE ESCALONAMENTO ROUND-ROBIN (RR)  Tempo médio de espera: 5,66  Nenhum processo recebe quantas* consecutivos (a não ser que seja o único processo pronto) * Quantas = plural de quantum P1 P2 P3 P1 0 4 7 10 14 18 22 26 30 P1 P1 P1 P1
  26. 26. 26 ALGORITMO DE ESCALONAMENTO ROUND-ROBIN (RR)  DEPENDE do tamanho do quantum  Se for muito grande, será como o FCFS;  Se for muito pequeno (Ex: 1 μs), terá muitas trocas de contextos (desperdício de recursos);  Regra geral: 80% dos surtos de CPU dos processos deve ser menor que o quantum.
  27. 27. 27 ALGORITMO DE ESCALONAMENTO ROUND-ROBIN (RR) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 P5 P1 0 6 10 0 10 Quantum = 12 Troca Contexto =0 Quantum = 6 Troca Contexto =1 Quantum = 1 Troca Contexto = 9
  28. 28. ALGORITMO DE ESCALONAMENTO APLICAÇÕES  Sistemas em Lote  Job mais curto primeiro.  Sistemas Interativos  Round Robin;  Classes de prioridades.(?!)
  29. 29. 29 ALGORITMO DE ESCALONAMENTO  Há outra classe de algoritmos para processos agrupados  Exemplo de grupos: Processos de primeiro plano (interativos) e de segundo plano (batch).  Os grupos têm diferentes requisitos de tempo de resposta e prioridades e podem ter necessidades diferentes de escalonamento.
  30. 30. 30 ALGORITMOS DE ESCALONAMENTO ESCALONAMENTO POR MÚLTIPLAS FILAS  Divide a fila de processos PRONTOS em várias filas separadas;  Os processos são atribuídos a uma fila com base em um filtro (tamanho da memória, prioridade, tipo, etc);  Os processos não passam de uma fila para outra  Vantagem: baixo custo de escalonamento;  Desvantagem: Inflexível.
  31. 31. 31 ALGORITMOS DE ESCALONAMENTO ESCALONAMENTO POR MÚLTIPLAS FILAS  Cada fila tem seu próprio algoritmo de escalonamento  Ex: Uma fila pode ser escalonada por um algoritmo RR e outra por FCFS.  Há escalonamento entre as filas  Geralmente há escalonamento preemptivo de prioridade fixa. Ex: A fila de primeiro plano tem prioridade absoluta sobre a fila de segundo plano.
  32. 32. 32 ALGORITMOS DE ESCALONAMENTO ESCALONAMENTO POR MÚLTIPLAS FILAS Processos interativos Processos de edição interativa Processos em batch Processos secundários Processos do sistema Prioridade mais alta Prioridade mais baixa
  33. 33. 33 ALGORITMOS DE ESCALONAMENTO ESCALONAMENTO POR MÚLTIPLAS FILAS  Exemplo:  Nenhum processo da fila de edição interativa pode executar a menos que as filas de processos do sistema e processos interativos estejam vazias;  Se um processo de interativo entrasse na fila de prontos enquanto um processo de edição interativa estiver executando, este é interrompido.
  34. 34. 34 ALGORITMOS DE ESCALONAMENTO ESCALONAMENTO POR MÚLTIPLAS FILAS  Há a possibilidade de dividir o tempo entre as filas  Cada fila obtém uma parte do tempo de CPU, que pode ser escalonado entre os vários processos da fila. Ex: A fila de primeiro plano pode receber 80% da CPU para escalonamento RR entre seus processos e a fila de segundo plano recebe 20% para escalonamento FCFS.
  35. 35. 35 ALGORITMOS DE ESCALONAMENTO MÚLTIPLAS FILAS COM REALIMENTAÇÃO  Processo pode se mover entre as filas;  Mais complexo;  Separa-se os processos com diferentes características de surto de CPU;  Se um processo usar tempo de CPU excessivo, é movido para uma fila de menor prioridade.
  36. 36. 36 ALGORITMOS DE ESCALONAMENTO MÚLTIPLAS FILAS COM REALIMENTAÇÃO  Assim, processos de E/S e interativos ficam nas filas de prioridades mais altas;  Um processo que espera demais em uma fila de baixa prioridade pode ser passado para um fila de maior prioridade;  Forma de envelhecimento que evita estagnação.
  37. 37. 37 ALGORITMOS DE ESCALONAMENTO MÚLTIPLAS FILAS COM REALIMENTAÇÃO Quantum = 16 FCFS Quantum = 8
  38. 38. 38 ALGORITMOS DE ESCALONAMENTO MÚLTIPLAS FILAS COM REALIMENTAÇÃO  Exemplo:  Um processo entra na fila de prontos e é colocado na fila 0 (quantum = 8);  Se não terminar dentro de 8 ms, ele é colocado na fila 1 (quantum = 16);  Se não completar em 16 ms, é colocado na fila 2;  A fila 2 funciona de modo FCFS, quando as filas 1 e 2 estiverem vazias.
  39. 39. 39 ALGORITMOS DE ESCALONAMENTO MÚLTIPLAS FILAS COM REALIMENTAÇÃO  Exemplo (cont.):  Assim, processos de surto de 8 ms (ou menos) têm prioridades mais altas;  Processos de surto entre 9 e 24 ms também são atendidos rapidamente (com menor prioridade dos de 8 ms ou menos);  Processos mais longos caem para fila 2 (FCFS).
  40. 40. 40 ALGORITMOS DE ESCALONAMENTO MÚLTIPLAS FILAS COM REALIMENTAÇÃO  Geralmente definido pelos parâmetros:  Número de filas;  Algoritmo de escalonamento para cada fila;  Método para promover um processo para outra fila;  Método para rebaixar um processo para outra fila;  Método para selecionar uma fila para um processo.
  41. 41. 41 ALGORITMOS DE ESCALONAMENTO MÚLTIPLOS PROCESSADORES  Várias CPUs disponíveis, o problema do escalonamento é mais complexo;  Utilização de processadores idênticos em termos de funcionalidade;  Qualquer processador disponível pode executar qualquer processo pronto;  Se for usado uma fila para cada processador, um processador pode estar ocioso, enquanto outro está sobrecarregado.
  42. 42. 42 ALGORITMOS DE ESCALONAMENTO MÚLTIPLOS PROCESSADORES  Solução: Somente uma fila de prontos para todos os processadores.  Processos escalonados para qualquer processador disponível.  Duas abordagens: Multiprocessamento simétrico; Multiprocessamento assimétrico.
  43. 43. 43 ALGORITMOS DE ESCALONAMENTO MÚLTIPLOS PROCESSADORES  Multiprocessamento simétrico  Cada processador tem seu escalonamento (seleciona o processo para executar);  Deve haver garantia que os processadores não escolherão o mesmo processo;  Não deve haver perda de processos na fila.
  44. 44. 44 ALGORITMOS DE ESCALONAMENTO MÚLTIPLOS PROCESSADORES  Multiprocessamento assimétrico  Todas as decisões de escalonamento e processamento de I/O são tratadas por um processador mestre;  Mais simples.
  45. 45. 45 ALGORITMOS DE ESCALONAMENTO  Escalonamento de tempo real (não-crítico)  Tempo real não-crítico: processos devem receber prioridades mais altas que outros processos;  A prioridade de processos de tempo real não deve “envelhecer”;  Desvantagem: Pode causar alocação injusta de recursos ou resultar na paralisação de outros processos.
  46. 46. DÚVIDAS?!

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