Aula SO 3 Processos

Santarm - Par

UNIVERSIDADE FEDERAL DO OESTE DO PAR UFOPAINSTITUTO DE ENGENHARIA E GEOCINCIAS IEG

PROGRAMA DE COMPUTAO

Sistemas Operacionais

Processos

Prof. Clayton Santos

Sistemas OperacionaisClayton A. M. Santos

Sumrio

Conceito de Processos Introduo

Estados de Processo

Gerenciamento de processo

Interrupes

Comunicao interprocessos

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Objetivos

Nesse captulo voc ver: O conceito de um processo

O ciclo de vida de um processo

Estados de um processo e transies de estado

Blocos de controle de processos (PCBs)/descritores de processos

Como os processadores transitam entre processos via chaveamento de contexto

Como interrupes habilitam o hardware a se comunicar com o software

Como os processos conversam uns com os outros via comunicao interprocessos (IPC)

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Introduo

Os computadores executam vrias operaes aomesmo tempo

Por exemplo, compilar um programa, enviar um arquivopara impressora, exibir uma pgina Web, reproduzirmsicas e receber mensagens de correio eletrnico.

Os processos permitem que os sistemas executem emonitorem atividades simultneas.

Os processos transitam entre estados de processo.

Os sistemas operacionais executam operaes pormeio de processos, como criar, destruir, suspender,retornar e acordar.

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Definio de Processo

Um programa em Execuo

Um processo tem seu prprio espao de endereo, queconsiste em:

Regio de texto Armazena o cdigo que o processador executa

Regio de dados Armazena variveis e memria alocada dinamicamente

Regio de pilha Armazena instrues e variveis locais chamadas ativas ao

procedimento

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Estrutura do Processo

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Instr. 1.1Instr. 1.2Instr. 1.3Instr. 1.4Instr. 1.5

.

.

.

PROG_1

Informaes de

Registradores


.

.

.

PROG_2

Informaes de

Registradores


.

.

.

PROG_3

Informaes de

Registradores

Processo X Processo Y Processo Z

Ins

tr. 1.1

Ins

tr. 1.2

Ins

tr. 1.3

Ins

tr. 1.4

Ins

tr.S

O

Ins

tr. 2.1

Ins

tr. 2.2

Ins

tr. SO

Ins

tr. 3.1

Ins

tr.3

.2

Ins

tr. 3.3

Ins

tr. 3.4

Ins

tr. SO

Ins

tr.1

.5

. . .t0 t4 t5 t7 t8 t12 t13

t1 t2 t3

t


Estados de processo: ciclo de vida de um processo

Um processo passa por uma srie de estados deprocesso distinto

Estado de Execuo

O processo est sendo executado em um processador

Estado de Pronto

O processo poderia ser executado em um processador sehouvesse algum disponvel.

Estado bloqueado

O processo est aguardando a ocorrncia de algum aventopara prosseguir

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Gerenciamento de processo

O sistema operacional mantm uma lista de prontos euma lista de bloqueados para armazenar referncias aprocessos que no esto sendo executados.

Os sistemas operacionais prestam certos serviosfundamentais aos processos. Por exemplo:

Criam processos;

Destroem processos;

Suspendem processos;

Retomam processos;

Mudam a prioridade de um processo.

Bloqueiam processos

Acordam (ativam) processos

Despacham processos,8


Estados de Processo

O ato de designar um processador ao primeiroprocesso da lista de prontos denominado dedespacho;

O sistema operacional usa o temporizador de intervalopara permitir que um processo seja executadodurante um intervalo de tempo especfico;

A multitarefa cooperativa permite que todo processoseja executado at o fim.

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Estados de Transio

At agora existem quatro estados de transiopossveis

Quando um processo despachado, ele transita depronto para em execuo;

Quando o quantum de um processo expira, ele transitade em execuo para pronto;

Quando um processo bloqueado, ele transita de emexecuo para bloqueado;

Quando um evento ocorre, ele transita de bloqueadopara pronto.

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Estados de Transio

Transies de estado de processo

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Processos - Criao

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A criao de um processo ocorre a partir do momentoem que o sistema operacional adiciona um novo PCB sua estrutura e aloca um espao de endereamentona memria para uso.

Os processos podem ser criados a partir:

Logon Interativo Ao fornecer username e senha

Via Linguagem de Comandos Prompt de comando

Via Rotina do Sistema Operacional A partir de qualquer programa executvel

Ao executar um programa, outros processos podero serhabilitados e executados.


Processos - Eliminao

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Um processo no estado de terminado no poder termais nenhum programa executado no seu contexto,porm o sistema operacional ainda mantm suasinformaes de controle presentes na memria.

Os processos podem ser eliminados a partir:

Logout ou logoff Trmino Normal de Execuo Eliminao por um outro processo; Eliminao forada por ausncia de recursos disponveis no

sistema.


Blocos de Controle de Processo (PCBs)/Descritores de Processo

Os PCBs mantm as informaes que sistemaoperacional precisa para gerenciar o processo

Normalmente, eles incluem as seguintes informaes:

Nmero de identificao do processo (PID);

Estado do processo;

Contador de programa;

Prioridade de escalonamento;

Credencias;

Um ponteiro para o processo-pai

Ponteiros para os processos-filho

Ponteiros para localizar os dados e instrues do processo namemria;

Ponteiros para recursos alocados.14



Tabela de Processos

O sistema operacional mantm ponteiros para cadaPCB do processo em uma tabela de processos nombito total do sistema ou por usurio

Permite acesso rpido aos PCBs

Quando um processo encerrado, a tabela deprocessos retira o processo da tabela e disponibilizatodos os seus recursos.

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Tabela de Processos e Blocos de Controle de Processo

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Operaes de Processo

Um processo pode gerar um novo processo

O processo de criao chamado de processo-pai;

O processo criado chamado de processo-filho;

Cada processo-filho criado por exatamente umprocesso-pai;

Quando um processo-pai desfeito, os sistemasoperacionais em geral respondem de duas formas:

Destroem todos os processos-filho desse processo-pai;

Permitem que os processos-filho prossigamindependentemente dos processos-pai.

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Operaes de Processo

Hierarquia de criao de processo

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Operaes de Processo

Hierarquia de processos no Linux

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Criado quando o ncleo carregado

Gerenciamento de memria

Gerenciamento de dispositivos

Escrita de dados

Gerenciamento de arquivos

Carrega mensagens

lanadas pelo kernel

Editor de texto

Informaes do usurio

Permisso


Suspender e Retornar

Suspenso de um processo O processo retirado indefinidamente da disputa por

tempo em um processador, sem ser destrudo;

til para detectar ameaas segurana e para depuraode software;

A suspenso pode ser iniciada pelo processo que est sendosuspenso ou por outro processo;

O processo suspenso precisa ser retomado por outroprocesso:

Existem dois estados de suspenso:

Suspenso-pronto;

Suspenso bloqueado.

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Suspender e Retornar

Transies de estado de processo com suspenso e retomada

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Chaveamento de contexto

O sistema operacional realiza um chaveamento de contextopara interromper um processo em execuo e comear aexecutar um processo previamente pronto;

Salva o contexto de execuo anterior do processo emexecuo no PCP desse processo;

Carrega o contexto de execuo anterior do processopronto no PCP desse ltimo

Deve ser transparente aos processos

O processador no pode realizar nenhuma computaotil

O sistema operacional precisa, portanto, diminuir o tempo dechaveamento de contexto.

executado no hardware por algumas arquiteturas.

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Processos Foreground

Permite a comunicao direta do usurio com oprocesso durante o seu processamento.

Tanto o canal de entrada, quanto o canal de sadaesto associados com teclado, monitor e mouse,permitindo a interao com o usurio.

Entrada Sada

Terminal Terminal


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Processos Background

No existe comunicao com o usurio durante oprocessamento.

Os canais de E/S no esto associados a nenhumdispositivo de E/S, mas em geral a arquivos de E/S.

Um exemplo o processamento do tipo batch.

Entrada Sada

Arquivo de Entrada

Arquivo de Sada


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Processos CPU-bound

Um processo definido como CPU-bound (ligado aUCP) quando passa a maior parte do tempo no estadode execuo, utilizando o processador ou pronto.

Realiza pouqussimas operaes de leitura e gravao

Pode ser encontrado em aplicaes cientficas,devido a efetuao de diversos clculos

UCP

E/S

(a) CPU-bound


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Processos IO-bound

Um processo definido como IO-bound (ligado E/S) quando passa a maior parte do tempo no estadode espera.

Realiza elevadas operaes de E/S.

Pode ser encontrado em aplicaes comerciais, poisse baseiam em leitura, processamento e gravao.

UCP

E/S

(a) IO-bound


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Interrupes

As interrupes habilitam o software a responder asinais de hardware

Podem ser iniciadas por um processo em execuo A interrupo denominada desvio (trap);

considerada sncrona em relao operao do processo;

Por exemplo, quando um processo tenta realizar uma aoilegal, como dividir por zero ou referir-se a uma memriaprotegida

Podem ser iniciadas por algum evento que pode ou noestar relacionado ao processo em execuo Nesse caso, considerada assncrona em relao operao

do processo;

Por exemplo, quando uma tecla pressionada no teclado ou omouse movido


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Processamento de Interrupes

Tratamento de interrupes Assim que recebe uma interrupo, o processador conclui

a execuo da instruo corrente e faz uma pausa noprocesso corrente;

Em seguida, o processador executa uma das funes detratamento de interrupo do ncleo;

O tratador de interrupo determina como o sistema deveresponder;

Os tratadores de interrupo so armazenados em umconjunto de ponteiros denominado vetor de interrupo;

Aps a concluso do tratador de interrupo, o processointerrompido restaurado e executado ou o processo

seguinte executado.


Processamento de Interrupes

Tratamento de interrupes

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Classes de Interrupes

As interrupes suportadas dependem daarquitetura do sistema

A especificao IA-32 distingue os dois tipos de sinal que um processador pode receber:

Interrupes Notificam o processador de que ocorreu um evento ou que

o status de um dispositivo externo mudou.

So geradas por dispositivos externos a um processador.

Excees Indicam que ocorreu um erro, seja no hardware, seja em

decorrncia de uma instruo de software.

So classificadas como falhas, desvios ou abortos.



Tipos comuns de interrupes reconhecidos pela arquitetura Intel IA-32

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Classes de excees do Intel IA-32

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Comunicao Interprocessos

Muitos sistemas operacionais fornecemmecanismos para comunicaes interprocessos(IPC).

Os processos precisam se comunicar uns com osoutros em ambientes de multiprogramao ou de rede.

Por exemplo, um navegador Web pode recuperar dados de umservidor remoto.

essencial para processos que precisam coordenar(sincronizar) atividades para alcanar uma metacomum.


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Sinais

So interrupes de software que notificam oprocesso de que um evento ocorreu.

No permitem que os processos especifiquem dadospara trocar com outros processos.

Os processos podem capturar, ignorar ou mascarar umsinal.

Um processo captura um sinal especificando uma rotina que osistema operacional chama quando libera o sinal.

Um processo ignora um sinal dependendo da ao-padro dosistema operacional para trat-lo.

Um processo mascara um sinal instruindo o sistemaoperacional a no liberar sinais desse tipo at que o processobloqueie a mscara do sinal.


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