Sistemas Operacionais - Aula 07 (Thread e Processos)

# Sistemas Operacionais #
Aula 07 – Thread e Processos
Prof. Leinylson Fontinele Pereira

Sistemas Operacionais - Aula 07: Thread e Processos
Na aula anterior...
 Kernel
2

Mundo 7 - Thread e Processos
3
Thread e Processos
Estrutura do Sistema Operacional

O que vamos aprender?
 Processos
# Estrutura do processo
# Estados do processo
# Mudanças de estado do processo
# Criação e eliminação de processos
# Processos independentes, subprocessos e threads
# Processos foreground e background
# Processos do sistema operacional
# Processos CPU-bound e I/O-bound
# Sinais
 Threads
# Ambiente monothread
# Ambiente multithread
# Implementação
4

5
Processos

Estrutura do Processo
6
Programa
Conjunto de instruções
Processo
um programa em execução

Programa
Contexto de
Software
Contexto de
Hardware
Espaço de
Endereçamento
Estrutura do Processo
7

Contexto de Hardware
8
Mudança de contexto
Carrega registradores do
Processo B
Carrega registradores do
Processo A
Sistema Operacional
Salva registradores do
Processo A
executando
executando
executando
Salva registradores do
Processo B
Processo A Processo B
grama
registrador PC
registrador SP
registrador
de status
registradores
gerais
Contexto de
Hardware
aço de
çamento

Contexto de Software
9
 Identificação
 Quotas
 Privilégios
Pro
Contexto de
Software
prioridade de
execução
data/ hora
de criação
tempo de
processador
quotas
privilégios
owner (UID)
PID
nome
Esp
Ender

Espaço de Enderaçamento
10
Programa
Contexto de
Software
prioridade de
execução
registrador PC
data/ hora
de criação
tempo de
processador
registrador SP
quotas
privilégios
endereços de memória
principal alocados
registrador
de status
owner (UID)
PID
nome
registradores
gerais
Contexto de
Hardware
Espaço de
Endereçamento

Bloco de Controle do Processo
11
........
ponteiros
Estado do processo
Registradores
Nome do processo
Prioridade do processo
Limites de memória
Lista de arquivos abertos

Estados do processo
12
Em execução
Sendo executado agora
Pronto
Aguardando para ser executado
Em Espera
Aguardando um recurso externo como I/O

Mudanças de Estados do processo
13
...
..
..
.
.......
.
...
..
..
.
.......
.
...
..
..
.
Lista de
processos
em estado
de pronto
PCB# 5
PCB# 9
PCB# 1
PCB# 2 PCB# 4
Lista de
processos
em estado
de espera

Mudanças de Estados do processo - 1
14
Estado de Execução
Estado de Espera Estado de Pronto
a
c
db

15
residente
não residente
Estado de Execução
Estado de Espera
Estado de Espera
Estado de Pronto
Estado de Pronto

16
Estado de Execução Estado de Término
Estado de Espera Estado de Pronto Estado de Criação

Processos e subprocessos
17
Processo A
Processo CProcesso B
Processo E
Processo D

Processos foreground e background
18
(a) Processo Foreground
(b) Processo Background
saída
saída
arquivo
de saída
terminalterminal
entrada
entrada
arquivo
de entrada

Processos foreground e background
19
Foreground
Comunicação direta com o usuário
Background
Sem interação direto com o usuário

Pipe
20
entrada do
Processo A
saída do
Processo B
saída do
Processo A
entrada do
Processo B
Processo A Processo B

Pipe
21
Entrada Processo A
Entrada Processo B
Saída Processo A

CPU-bound x IO-bound
22
(a) CPU-bound
tempo tempo
E/ S E/ S
UCP UCP
(b) I/ O-bound
Qual seria I/O e qual seria CPU?

23
Threads

Thread - Conceitos
24
 Partes de um processo que compartilham
mesmo espaço de endereçamento
 Sub-rotina de um programa executado
paralelamente ao programa chamador
 execução concorrente de sub-rotinas

Thread - Conceitos
25
 Às vezes chamado de processo leve (LWP).
 Existem threads de instrução ou threads de controle.
 Os threads compartilham espaço de endereço e outras
informações globais com seu próprio processo.

Relação entre thread e processo
26

Vantagens de threads
27
 Desempenho:
 não existe necessidade de comunicação entre processos
 utilização de multiprocessadores para um mesmo processo
 um programa pode continuar sendo executado mesmo se
parte dele estiver bloqueada

Desvantagens de threads
28
 Desvantagem
 desenvolvimento de aplicações não é simples

Mais exemplos...
29
 Navegador Web:
 um thread para exibir imagens
 um thread para recuperar dados da rede
 Processador de texto:
 um thread para sequência de teclas
 um thread para verificação ortográfica e gramatical

30
Por que não dividir em vários outros processos?

Por que não dividir em vários outros processos?
31
 A criação de um processo e a mudança de contexto consome
muito mais recurso do que a criação de uma thread
 Como cada processo possui espaço de endereçamento
próprio, a comunicação entre processos é difícil e lenta

Monothread
32
Subprocessos Processos Independentes

Ambiente monothread
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Uma única execução de contexto
Thread ThreadThread

Multithread
34
Múltiplas operações paralelas no mesmo processo
Contexto
de hardware
Contexto
de hardware
Contexto
de hardware
Espaço de
endereçamento
Contextode
software
Thread 3Thread 2Thread 1

Multithread
35
Processo fica responsável pela
alocação de recursos, mas a unidade
escalonada é a thread;
TCB: armazena contexto de hardware
e informações sobre a thread
Espaço de
endereçamento
Processo
Programa Principal
Contextode
Hardware
Contextode
Hardware
Contextode
Hardware
Call Sub_1
Call Sub_2
Thread_1
Thread_2
Thread_3
PC
SP
PC
SP
PC
SP
Fim
Sub_2
Variáveis
Ret
Sub_1
Ret
......

Multithread
36
Thread de
entrada
Thread de
gravação
Thread de
exibição
Buffer
Aplicação multithread

Multithread
37
Threads de um mesmo processo compartilham contexto de software e
espaço de endereçamento, mas não compartilham contexto de hardware
Programa
Contexto de
Software
Contexto de
Hardware
Espaço de
Endereçamento
Estrutura do processo
Contexto
de hardware
Contexto
de hardware
Contexto
de hardware
Espaço de
endereçamento
Contextode
software
Thread 3Thread 2Thread 1
Processo MULTITHREAD

Multithread
38
Solicitações
Processo servidor
ThreadThread
Processo clienteProcesso cliente Processo cliente
Thread

Estados de thread: ciclo de vida de um thread
39
Em S.O., preemptividade ou
preempção é a capacidade de
alterar a ordem de (ou tirar de
execução) um processo em
detrimento de outro com uma
prioridade maior.

40
Let’s Code!

Thread
118

Thread
119

Material: https://sites.google.com/site/leinylsonnassau
Aula adaptada do material de:
 Sistemas Operacionais, Anhaguera - Prof. Charles Fortes
 Arquitetura de Sistemas Operacionais, Machado e Maia
 Conceitos de thread, Faculdade PITÁGORAS - Prof. Robert Gans
 Curso de Java, Loiane Groner
126

Nesta aula aprendemos...
127
 Processos
# Estrutura do processo
# Estados do processo
# Mudanças de estado do processo
# Criação e eliminação de processos
# Processos independentes, subprocessos e threads
# Processos foreground e background
# Processos do sistema operacional
# Processos CPU-bound e I/O-bound
# Sinais
 Threads
# Ambiente monothread
# Ambiente multithread
# Arquitetura e implementação

𝟑ª Missão - x 100
 Missão: Implementar...
 Data da entrega: ......
 Obs.: .....
128

Na próxima aula veremos...
 Sincronização e Comunicação entre Processos
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Alguma Dúvida?
Até a próxima aula...
leinylson@gmail.com
130

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