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Fso parte iii
- 1. 04/04/2011 Bootstrap Programa inicial ou de partida, que inicializa todos os aspectos do sistema, desde registradores de CPU a controladoras de dispositivos, passando pelo conteúdo da memória. Etapas do carregamento : • Localizar e carregar na memória o kernel do SO • Inicia a execução do primeiro processo “init” • Monitorar ocorrência de evento (interrupção de Hardware ou Software) , caso ocorra o hardware envia um sinal para CPU, geralmente por meio do barramento do sistema. Bootstrap Sistemas modernos são baseados em interrupções, se nao houver processos para executar, nenhum dispositivo I/O ao qual fornecer serviço e nenhum usuário a ser atendido, um SO ficará parado, esperando que algo aconteça. Os eventos são quase sempre sinalizados pela ocorrência de uma interrupção ou um trap. Trap, ou exceção, é uma interrupção gerada por software causada por um erro (por exemplo, a divisão por zero, ou acesso inválido à memória) Para cada tipo de interrupção , segmentos de código no SO determinam que ação deve ser realizada. Gerência de processos O que é um processo ? • Pode ser considerado um programa em execução Programa de usuário de tempo compartilhado, como um compilador Enviar saída para impressora Processador de textos executado por um usuário individual em um PC Obs: Por enquanto podemos considerar que um processo é um job ou programa de tempo compartilhado, mais tarde veremos que o conceito é mais geral, onde será possivel fornecer chamadas ao sistema que permitem aos processos criar subprocessos para a execução concorrente. 1
- 2. 04/04/2011 Gerência de processos Um processo precisa de determinados recursos, para realizar suas tarefas, tais como : • Tempo de CPU • Memória • Arquivos e dispositivos de I/O Que são dados ao processo quando ele é criado ou alocados a ele durante sua execução. Vale a pena lembrar que um programa por si só não é um processo; um programa é uma entidade passiva, como o conteúdo de um arquivo armazenado em disco, enquanto um processo é uma entidade ativa, com um contador do programa especificando a próxima instrução a ser executada. Gerência de processos • A execução de um processo deve ser sequencial, onde a CPU executa uma instrução do processo após a outra até o processo terminar • No máximo uma instrução do processo é executada em nome do processo, ou seja, embora 2 processos possam ser associados com o mesmo programa, ele são considerados duas sequencias de execução separadas. • É comum ter programas que utilize muitos processos para sua execução. • Vários processos podem executar concorrentemente, multiplexando a CPU entre entre eles. Gerência de processos O sistema operacional é responsável pelas seguintes atividades em relação à gerência de processos : Criar e excluir processos de usuários e sistemas Suspender e retomar processos Fornecer mecanismos para sincronização de processos Fornecer mecanismos para comunicação de processos Fornecer mecanismos para tratamento de deadlocks (impasses) 2
- 3. 04/04/2011 Gerência de processos • Um processo é formado por três partes: Contexto de hardware Contexto de software Espaço de endereçamento Gerência de processos Contexto de Hardware Armazena o conteúdo dos registradores gerais da CPU e de uso específico, como o program counter (PC), o stack pointer (SP) e o registrador de status (PSW). Quando um processo está em execução , o os registradores da CPU são utilizados Quando o processo perde a utilização da CPU, o sistema salva o contexto de hardware no processo. A troca de um processo por outro na CPU é chamada de mudança de contexto. Gerência de processos Contexto de Software São especificadas as características e limites dos recursos que podem ser alocados pelo processo, como prioridade para execução, privilégios, tamanho do buffer para operações de E/S etc.; O contexto de software é formado por três grupos de informações: • Identificação • Quotas • Privilégios 3
- 4. 04/04/2011 Gerência de processos Contexto de Software Identificação • PID (Program Id) • UID (Owner) (identificação do usuário que os criou) Quotas • São os limites de cada recurso do sistema que um processo pode alocar: Número máximo de arquivos abertos simultaneamente; Tamanho máximo de memória principal e secundária Número máximo de operações de E/S pendentes Gerência de processos Contexto de Software Privilégios • Definem as ações que um processo pode fazer em relação a ele mesmo, aos demais processos e ao SO Privilégios que afetam o próprio processo permitem que suas características possam ser modificadas. Prioridade de execução Limites alocados na memória principal e secundária O usuário que possuem todos os privilégios são chamados de Administrador (Windows) e root (Linux) Gerência de processos Espaço de endereçamento É a área do processo onde as instruções e dados do programa são armazenados para sua execução Cada processo possui o seu espaço; nenhum outro processo poderá ocupá-lo. 4
- 5. 04/04/2011 Gerência de processos Estado do processo Nos sistemas operacionais multitarefa, um processo não poderá ocupar exclusivamente uma CPU. Para que o compartilhamento da CPU seja efetivado, um processo passa por vários estados ao longo de seu completo processamento A mudança de estados é gerada por eventos do sistema operacional ou do próprio processo. Gerência de processos Um processo ativo pode se encontrar em 3 estados : Pronto Execução Espera Gerência de processos Estado de pronto (ready) Está no estado de pronto quando aguarda para ser executado Os processos no estado de pronto ficam em uma lista encadeada O escalonamento dos processos determina a ordem e os critérios pelos quais os processos neste estado deverá fazer uso do processador. 5
- 6. 04/04/2011 Gerência de processos Estado de execução (running) Está no estado de execução quando está sendo processado pela CPU Os processos se alternam na utilização da CPU seguindo uma política de escalonamento estabelecida pelo Sistema Operacional Gerência de processos Estado de espera (waiting) Aguarda por algum evento externo ou por algum recurso para prosseguir o processamento. Também são organizados em lista encadeada Todos os processos em estado de espera são colocados novamente em fila de pronto Espera de uma data e hora para executar uma ação ou espera de entrada pelo usuário. Gerência de processos Mudança de Estado do processo Um processo muda de estado durante seu processamento em função de : • Eventos voluntários originados pelo próprio processo • Eventos involuntários originados pelo SO São 4 as mudanças de estado : • de pronto para execução • de execução para espera • de espera para pronto • de execução para pronto 6
- 7. 04/04/2011 Gerência de processos De pronto para execução 1. SO cria o processo 2. Sistema coloca processo em estado de pronto e fica aguardando uma oportunidade para ser executado. 3. Processo é executado Gerência de processos De execução para pronto 1. Processo se encontra em execução; 2. Tempo para execução do processo termina; 3. Processo retorna à fila de pronto Gerência de processos De execução para espera 1. Processo está sendo executado; 2. SO suspende a execução do processo colocando-o em fila de espera por um determinado tempo; 7
- 8. 04/04/2011 Gerência de processos De espera para pronto 1. Processo está em espera (waiting); 2. Um determinado recurso ou operação é solicitada pelo processo, que é atendido. 3. Processo entra para a fila de pronto Gerência de processos Swapping • Processos em estado de pronto ou espera podem ser alocados em memória secundária caso não haja espaço suficiente na memória principal; • Esta técnica chamamos de Swapping • Swapp out quando o processo ou programa é levado para a memória secundária. • Swapp in quando o mesmo retorna para a memória principal 8