Aula 02-processos-e-threads-tanenbaum-parte-1

Cristiano Pires Martins

Parte 1

terça-feira, 13 de março de 12

Processo� Uma abstração de um programa em execução;� Pseudoparalelismo é a ilusão de que é possível executar dois ou mais programas ao mesmo tempo em uma máquina monoprocessada ;

� Multiprogramação: divisão da memória para que ocorra uma troca rápida de processos na CPU;

� Multiprocessadores é quando se tem mais de um processador para realizar um processamento paralelo verdadeiro;

� Para ambos, a necessidade é de executar mais de um programa (processo) por vez.


ProcessosO Modelo de Processo

� Nesse modelo os softwares, inclusive o SO, são organizados em processos seqüenciais;

� Um processo é um programa em execução acompanhado dos valores:� Contador de programa;� Registradores;� Variáveis.

� Modelo de processo é baseado em 2 conceitos independentes: agrupamento de recursos e execução.

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ProcessosO Modelo de Processo

� (a) Multiprogramação de quatro programas� (b) Modelo conceitual de 4 processos sequenciais,

independentes� (c) Somente um programa está ativo a cada momento� A taxa na qual o processo realiza sua computação não será

uniforme e provavelmente nem reproduzível mesmo que seja na mesma ordem outra vez.

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Analogia: Programa e Processo� Exemplo: Cientista da computação com dotes culinários e o filho picado de abelha;

� Processo: constitui uma atividade;� Possui programa, entrada, saída e um estado.

�Um único processador pode ser compartilhado por vários processos;

�O escalonador (algoritmo) determina quando trocar um processo pelo outro.


Processos Necessários� Em sistemas simples (apenas uma aplicação -‐ microondas): todos os processos são necessários quando o sistema é ligado;

� Em sistemas de propósito geral: é necessário criar e terminar processos durante a operação.


Criação de Processos

Principais eventos que levam à criação de processos1. Início do sistema;2. Execução de chamada ao sistema de

criação de processos por um processo em execução;

3. Solicitação do usuário para criar um novo processo;

4. Início de um job em lote.

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Criação de Processos� Alguns processos criados ficam em primeiro plano (interagindo com o usuário) e outros em segundo (apresentam função específica);

� Para ver a lista de processos:� No UNIX e LINUX digite ps na linha de comando;� No Windows digite CTRL+ALT+DEL;

� Nos dois sistemas é possível ter várias janelas abertas ao mesmo tempo e cada uma executando um processo;

� Em um sistema em lote (comp. de grande porte), quando o SO tiver todos os recursos, ele criará um novo processo e executará o próximo job da fila.


Criação de Processo�Todo o processo é criado por um processo existente executando uma chamada ao sistema de criação de processo;

�Tanto no Windows como no Unix, depois de um processo filho criado, o pai e o filho têm seus próprios e distintos espaços de endereçamento;

�É possível o compartilhamento de recursos entre o pai e o filho.


Término de Processos

Condições que levam ao término de processos1. Saída normal (voluntária)

Ex.: Quando termina o que tinha que fazer2. Saída por erro (voluntária)

Ex.: Tenta compilar um programa e o arquivo não existe

3. Erro fatal (involuntário) causado pelo processo, erro de programa

Ex.: Referência à memória inexistente ou divisão por zero

4. Cancelamento por um outro processo (involuntário)

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Hierarquias de Processos

� Pai cria um processo filho, processo filho pode criar seu próprio processo

� Formam uma hierarquia� UNIX chama isso de “grupo de processos”

� Windows não possui o conceito de hierarquia de processos� Todos os processos são criados iguais

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Estados de Processos (1)

� Possíveis estados de processos� em execução� bloqueado� pronto

� Mostradas as transições entre os estados

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Estados de Processos (2)

� Camada mais inferior de um SO estruturado por processos� trata interrupções, escalonamento

� Acima daquela camada estão os processos sequenciais

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Implementação de Processos (1)

Campos da entrada de uma tabela de processos

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Tabela de Processos ou Blocos de Controle de Processos


Implementação de Processos (2)

Esqueleto do que o nível mais baixo do SO faz quando ocorre uma interrupção

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Threads� Thread é um fluxo de controle;� São fluxos de controle

independentes que podem ser executados quase em paralelo;

� Mantém o mesmo espaço de endereçamento;

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ThreadsO Modelo de Thread (1)

(a) Três processos cada um com um thread(b) Um processo com três threads

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O Modelo de Thread (2)

� Items compartilhados por todos os threads em um processo

� Itens privativos de cada thread

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O Modelo de Thread (3)

Cada thread tem sua própria pilha

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Uso de Thread (1)

Um processador de texto com três threads

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Uso de Thread (2)

Um servidor web com múltiplos threads21


Comunicação Interprocessos� Freqüentemente processos precisam se comunicar com outros processos;

� Há 3 tópicos que devem ser abordados:� Como um processo passa informações para o outro;� Como garantir que 2 ou mais processos não invadam uns aos outros quando envolvidos em atividades críticas;

� Seqüência adequada quando existirem dependências.� Os mesmos problemas e soluções se aplicam aos threads.


Condição de Disputa�Situações nas quais 2 ou mais processos estão lendo ou escrevendo algum dado compartilhado e cujo resultado final depende das informações de quem e quando executa precisamente.


Comunicação InterprocessoCondições de Disputa

Dois processos querem ter acesso simultaneamente à memória compartilhada

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Exclusão Mútua� O que fazer para evitar condições de disputa?� A resposta pra evitar esse problema é impedir que mais de um processo leia e escreva ao mesmo tempo na memória compartilhada;

� Precisa-‐se de exclusão mútua: modo de assegurar que outros processos sejam impedidos de usar uma variável ou um arquivo compartilhado que já estiver em uso por um outro processo.


Região CríAca�Exemplo: Parte do programa em que há acesso à memória compartilhada;


Regiões Críticas (1)

Quatro condições necessárias para prover exclusão mútua:1. Nunca dois processos simultaneamente em

uma região crítica 2. Nenhuma afirmação sobre velocidades ou

números de CPUs3. Nenhum processo executando fora de sua

região crítica pode bloquear outros processos4. Nenhum processo deve esperar eternamente

para entrar em sua região crítica

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Regiões Críticas (2)

Exclusão mútua usando regiões críticas

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Technology

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