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Sistemas Operacionais – Aula 4




             Gerenciamento de Processos e
                                  Threads
                Baseado no Livro Sistemas
                  Operacionais Modernos
                   Andrew S. Tanenbaum
Roteiro - Gerenciamento de
      Processos e Threads

• Processos;



• Threads;



• Escalonamento;
Processos

• Vários computadores modernos são capazes
  de fazer várias coisas ao mesmo tempo;

• Como os computadores conseguem fazer isso
  quando possuem apenas uma CPU ?


            Pseudoparalelismo



          Processos Seqüenciais
Processo – O Modelo de Processo
 • Modelo de Processos -> Todos os softwares que podem ser
   executados em um computador são organizados em vários
   processos seqüenciais (ou simplesmente processo).

 • Processos
    – Programa em execução;
    – Valores atuais do contador de programa (CPU Virtual);
    – Registradores;
    – Variáveis (dados do programa);
Processos – Criação de Processos
 • Os processos são criados quando:

    – Se inicia o sistema:
       • Processos de segundo plano: servidores,
         messenger, impressão. (daemons)
       • Processos de primeiro plano: usados para
         interagir com usuários (humanos).

    – Se executa uma chamada ao sistema de criação de
      processo;

    – Solicitação do usuário para se criar um novo
      processo;

    – Início de um Job em lote;
Processos – Término de Processos

• Condições que levam a término do processo:
  – Saída normal (voluntária);

  – Saída por erro (voluntária);

  – Erro fatal (involuntária);

  – Cancelamento por um outro processo
    (involuntário);
Processos - Hierarquia de Processos
Processos - Estados de Processos




 • Possíveis estados de um processo:
   – Em execução;
   – Bloqueado;
   – Pronto para executar;
Processos - Implementação de
            Processos
• Sistema operacional mantém uma tabela
  chamada de tabela de processos;
Processos – Tratamento de
           Interrupção
1. A cada E/S existe uma posição de memória com o
   endereço de procedimento a ser executado;

2. O usuário digita uma tecla. O hardware coloca no
   barramento a interrupção do E/S teclado;

3. Imediatamente o contador de programas é
   colocado na pilha pelo HW de interrupção
   juntamente com outras informações necessárias;

4. Então o contador de programas assume o
   endereço de procedimento apontado pela
   interrupção teclado;
Processos – Tratamento de
            Interrupção
5. Com o CP (PC) apontando para o endereço do procedimento certo a
   CPU executa o procedimento que quase sempre começa salvando
   os registradores atuais do processo anterior;

6. Quando o procedimento é terminado, o escalonador volta em ação
   para colocar outro processo a disposição da CPU

Resumidamente:
Modelo de Threads
•   Processos ->Espaço de endereçamento protegido com um único fluxo de
    controle;
     – Agrupamento de recursos (dados, arquivos, processos filhos);

     – Código de execução;

     – Execução única (thread de execução);

•   Threads -> Um espaço de endereçamento e múltiplos fluxos de controle;
     – Recursos particulares (CP, registradores, pilha);

     – Recursos compartilhados (espaço de endereço – variáveis globais,
       arquivos e etc);

     – Múltiplas execuções no mesmo ambiente do processo – com
       certa independência entre as execuções;

     – Unidade a ser escalonada
Analigia - Threads
Threads
Threads
Threads
Threads
Threads - Vantagens

• É mais fácil criar uma thread do que um processo
  (cerca de 100 vezes mais rápido);

• É mais rápido terminar uma thread do que um
  processo;

• É mais rápido chavear entre threads de um mesmo
  processo;

• Threads podem se comunicar sem invocar nenhuma
  primitiva ou dispositivo do SO, jáque compartilham
  memória e arquivos de um mesmo processo;
Threads - Desvantagens


• Suspender um processo implica em suspender
  todas as threads deste processo já que
  compartilham o mesmo espaço de
  endereçamento;


• O término de um processo implica no término
  de todas as threads deste processo;
Threads – Exemplo de Uso

• Aplicação: Processador de Texto

• Uso de 3 Threads:
   – Interação com o usuário;

   – Formatação de texto;

   – Cópia de documento;

• Solução com 3 processos X Solução com 3 threads;
   – Processos não compartilham memória (documento
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Apresentacao Aula04 So

  • 1. Sistemas Operacionais – Aula 4 Gerenciamento de Processos e Threads Baseado no Livro Sistemas Operacionais Modernos Andrew S. Tanenbaum
  • 2. Roteiro - Gerenciamento de Processos e Threads • Processos; • Threads; • Escalonamento;
  • 3. Processos • Vários computadores modernos são capazes de fazer várias coisas ao mesmo tempo; • Como os computadores conseguem fazer isso quando possuem apenas uma CPU ? Pseudoparalelismo Processos Seqüenciais
  • 4. Processo – O Modelo de Processo • Modelo de Processos -> Todos os softwares que podem ser executados em um computador são organizados em vários processos seqüenciais (ou simplesmente processo). • Processos – Programa em execução; – Valores atuais do contador de programa (CPU Virtual); – Registradores; – Variáveis (dados do programa);
  • 5. Processos – Criação de Processos • Os processos são criados quando: – Se inicia o sistema: • Processos de segundo plano: servidores, messenger, impressão. (daemons) • Processos de primeiro plano: usados para interagir com usuários (humanos). – Se executa uma chamada ao sistema de criação de processo; – Solicitação do usuário para se criar um novo processo; – Início de um Job em lote;
  • 6. Processos – Término de Processos • Condições que levam a término do processo: – Saída normal (voluntária); – Saída por erro (voluntária); – Erro fatal (involuntária); – Cancelamento por um outro processo (involuntário);
  • 8. Processos - Estados de Processos • Possíveis estados de um processo: – Em execução; – Bloqueado; – Pronto para executar;
  • 9. Processos - Implementação de Processos • Sistema operacional mantém uma tabela chamada de tabela de processos;
  • 10. Processos – Tratamento de Interrupção 1. A cada E/S existe uma posição de memória com o endereço de procedimento a ser executado; 2. O usuário digita uma tecla. O hardware coloca no barramento a interrupção do E/S teclado; 3. Imediatamente o contador de programas é colocado na pilha pelo HW de interrupção juntamente com outras informações necessárias; 4. Então o contador de programas assume o endereço de procedimento apontado pela interrupção teclado;
  • 11. Processos – Tratamento de Interrupção 5. Com o CP (PC) apontando para o endereço do procedimento certo a CPU executa o procedimento que quase sempre começa salvando os registradores atuais do processo anterior; 6. Quando o procedimento é terminado, o escalonador volta em ação para colocar outro processo a disposição da CPU Resumidamente:
  • 12. Modelo de Threads • Processos ->Espaço de endereçamento protegido com um único fluxo de controle; – Agrupamento de recursos (dados, arquivos, processos filhos); – Código de execução; – Execução única (thread de execução); • Threads -> Um espaço de endereçamento e múltiplos fluxos de controle; – Recursos particulares (CP, registradores, pilha); – Recursos compartilhados (espaço de endereço – variáveis globais, arquivos e etc); – Múltiplas execuções no mesmo ambiente do processo – com certa independência entre as execuções; – Unidade a ser escalonada
  • 18. Threads - Vantagens • É mais fácil criar uma thread do que um processo (cerca de 100 vezes mais rápido); • É mais rápido terminar uma thread do que um processo; • É mais rápido chavear entre threads de um mesmo processo; • Threads podem se comunicar sem invocar nenhuma primitiva ou dispositivo do SO, jáque compartilham memória e arquivos de um mesmo processo;
  • 19. Threads - Desvantagens • Suspender um processo implica em suspender todas as threads deste processo já que compartilham o mesmo espaço de endereçamento; • O término de um processo implica no término de todas as threads deste processo;
  • 20. Threads – Exemplo de Uso • Aplicação: Processador de Texto • Uso de 3 Threads: – Interação com o usuário; – Formatação de texto; – Cópia de documento; • Solução com 3 processos X Solução com 3 threads; – Processos não compartilham memória (documento que esta sendo editado);