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Centro Universitário das Faculdades Metropolitanas Unidas Instituição de ensino superior Kauan Rios de Melo RA: 2900830 Flávia Aragão Lopes RA: 2163501 Victor Hiromi Maisaka RA: 2322323 Danilo Guarnieri RA: 2084396 Caio Marques de Souza RA: 1303757 Relatório Técnico de Atividades Práticas Supervisionadas (APS) São Paulo 15/05/2024 Kauan Rios de Melo RA: 2900830 Flávia Aragão Lopes RA: 2163501 Victor Hiromi Maisaka RA: 2322323 Danilo Guarnieri RA: 2084396 Caio Marques de Souza RA: 1303757 Relatório Técnico de Atividades Práticas Supervisionadas (APS) Trabalho da disciplina de Sistemas Operacionais apresentado ao Curso de Engenharia da Computação, da FMU como requisito parcial à obtenção de nota N2. Orientador: Profº Rita de Cássia São Paulo 15/05/20243 Métodos de Escalonamento de Processos Abstract. Neste artigo sobre Métodos de Escalonamento de Processos trataremos sobre o chaveamento dos processos ativos, de acordo com regras bem estabelecidas, de forma que todos os processos tenham chance de utilizar a UCP. O escalonador é a parte do SO encarregada de decidir entre os processos prontos, qual será colocado em execução. 1. A troca de processos é feita pelo escalonador de processos. Escalonador é o processo que escolhe qual será o próximo processo a ser executado. Existem diversas técnicas/algoritmos para escalonamento de processos. O Escalonador é o componente do sistema operacional que detém a maior prioridade. Uma vez que, ele que vai escolher os processos do sistema operacional. 2. Mudança de Contexto. A mudança de contexto leva a um overhead de tempo (tarefa cara). É preciso salvar as informações do processo que está deixando/entrando na CPU em seu BCP , salvar o conteúdo dos registradores. A mudança de contexto nada mais é do que fazer essa mudança de estados. Mudança de execução e bloqueado, pois o processo precisa fazer uma leitura no disco. É uma tarefa, porque é necessário tirar uma foto do que está acontecendo na execução, para tirar os dados temporários e colocar isso na memória principal. 2.1. Componentes Envolvidos. Despachante (Dispatcher); Armazena e recupera o contexto; Atualiza as informações no BCP; Processo relativamente rápido (0,1 ms); Escalonador (Scheduler); Escolhe a próxima tarefa a receber o processador; Parte mais demorada; 3. Quando o escalonador é chamado? Um novo processo é criado; Quando um processo cria outro, qual executar? Pai ou filho? Um processo terminou e um processo pronto deve ser executado; Quando um processo é bloqueado (dependência de entrada e saída - E/S), outro deve ser executado. 4. Quando E/S ocorre , o escalonador deve: Executar o processo que estava esperando esse evento, continuar executando o processo que já estava sendo executado, ou executar um terceiro processo que esteja pronto para ser executado 5. Categorias do escalonador. Preemptivo: Quando um processo pode, por algum motivo, perder seu uso da CP;. Provoca uma interrupção forçada de um processo para que o outro possa usar a CPU ; Não preemptivo: Permite que o processo sendo executado continue executando; Condições: Termine de executar, solicite uma operação de entrada/saída, libere explicitamente o processador, voltando a fila de prontos. 6. Algoritmos de Escalonamento. Sistema Batch (Lote); Sistemas Interativos; Sistemas de Tempo Real; 6.1 Algoritmos de Escalonamento em Batch (lote). First Come First Served (ou FIFO); Shortest Job First (SJF); Shortest Remaining Time Next (SRTN); 6.2 First Come First Served. Não preemptivo; Processos são executados na CPU seguindo a ordem de requisição; Fácil de entender e programar; Desvantagens: Ineficiente quando há processos que demoram na sua execução. 6.3 First Come First Served (Lote). Há uma fila de prontos (3,2,1); O processo 0 sendo executado na CPU; Processo só é interrompido por E/S, ou quando é finalizado; 6.4 Shortest Job First (Lote). Não preemptivo; Deve-se prever o tempo de execução do processo; Menor processo da lista é executado primeiro; Menor turnaround (médio); Desvantagens: Todos os jobs precisam ser conhecidos de antemão. Se os jobs curtos começarem a chegar, os longos podem demorar a ser executados. 6.5 Algoritmo shortest Remaining Time Next (lote). Preemptivo; Versão preemptiva do shortest Job First; Processos com menor tempo de execução são executados primeiro; Se um processo novo chega e seu tempo de execução é menor do que o processo corrente na CPU, a CPU suspende o processo corrente e executa o processo que acabou de chegar; Desvantagem: Processos que consomem mais tempo podem demorar muito para serem finalizados se muitos processos pequenos chegarem (inanição ou starvation) Exceto que, pela preempção no shortest Remaining Time Next, o processo, mesmo rodando, seja interrompido. No Shortest Job First, se der a sorte de começar a rodar, vai até o fim. 6.6 Escalonamento e m S Interativos. Round - Robin; Prioridade; Múltiplas Filas; Shortest Process Next; Garantido; Lottery; Fair Share. Round Robin (S. Interativos). Antigo, mais simples e mais utilizado; Preemptivo; Cada processo recebe um tempo de execução chamado 'quantum; Ao final desse tempo, o processo é suspenso e outro processo é colocado em execução; Também suspenso em casa do interrupção; Escalonador mantém uma fila de processos prontos; Os processos são colocados em uma fila circular (de prontos) e executados um a um; Quando seu tempo acaba, o processo é suspenso e volta para o final da fila; Outro processo (primeiro da fila) é então colocado em execução; Quando um processo solicita E/S, vai para a fila de bloqueados e, ao terminar a operação, volta para o final da fila de prontos; Problema: tempo de chaveamento de processos; Quantum: Se for muito pequeno, ocorrem muitas trocas diminuindo, assim, a eficiência da CPU; Se for muito longo, o tempo de resposta é comprometido. Algoritmos com Prioridades Cada processo possui uma prioridade; Os processos prontos com maior prioridade são executados primeiro; Prioridades são atribuídas dinamicamente (pelo sistema) ou estaticamente; Preemptivo; Round - Robin pressupõe igual prioridade para todos os processos; Enquanto houver processos na classe maior: rode cada um de seus processos usando Round - Robin (quantum fixo de tempo); Se essa classe não tiver mais processos: passe a de menor prioridade; Não esqueça de ajustar as prioridades de alguma forma. Do contrário, as menos prioritárias podem nunca rodar (inanição) Starvation. Múltiplas Filas (S. Interativos). Cada vez que um processo é executado e suspenso, ele recebe mais tempo para execução;Inicialmente recebe 1 quantum, e é suspenso; Então muda de classe e recebe 2, sendo suspenso; Reduz o número de trocas de processo; Os mais curtos terminam logo; Aos mais longos é dado mais tempo, progressivamente; Preemptivo. Shortest Process Next (S. Inter.). Mesma ideia do Shortest Job First; Processos Interativos: não se conhece o tempo necessário para execução; Como empregar esse algoritmo: Estimativa de Tempo; Com base em execuções antigas da mesma tarefa; Verificar o comportamento passado do processo e estimar o tempo. Algoritmo garantido ( S. Inter.). Garantias são dadas aos processos dos usuários; ‘N’ usuários (ou processos, em sistemas mono usuário Algoritmo da Loteria (S. Interat.). Cada processo recebe "bilhetes" que lhe dão direito a recursos do sistema (inclusive processador); Fatias de processamento iguais por bilhete; Quando um escalonamento deve ser feito, escolhe-se aleatoriamente um bilhete. Processos mais importantes podem receber mais bilhetes; Processos podem doar bilhetes para colaboração com outros ; Precisa garantir que todos terão sua vez de rodar a modo de manter duas filas: bilhetes já sorteados e bilhetes ainda não sorteados; Quando a lista de não sorteados se esvazia, os bilhetes da lista de sorteados são transferidos a ela, reiniciando o processo. Algoritmo da Loteria (S. Interat.). Cada processo recebe "bilhetes"que lhe dão direito a recursos do sistema (inclusive processador); Fatias de processamento iguais por bilhete; Quando um escalonamento deve ser feito, escolhe-se aleatoriamente um bilhete; Processos mais importantes podem receber mais bilhetes; Processos podem doar bilhetes para colaboração com outros ; Precisa garantir que todos terão sua vez de rodar a modo de manter duas filas: bilhetes já sorteados e bilhetes ainda não sorteados; Quando a lista de não sorteados se esvazia, os bilhetes da lista de sorteados são transferidos a ela, reiniciando o processo Algoritmo Fair Share (S. Inter.). O dono do processo é levado em conta; Se um usuário A possui 9 processos e um usuário B apenas 2 processos o usuário A ganha 90% do uso da CPU com Round Robin (injusto); Se a um usuário foi prometida uma certa fatia de tempo ele a receberá independentemente do número do processo (ex.: 50% para A e 50% para B) Algoritmos de Tempo Real. Tempo é um fator crítico; Tipicamente, um ou mais aparatos externos ao computador geram estímulos; O comutador deve reagir apropriadamente dentro de um intervalo fixo de tempo; Sistemas críticos: piloto automático de aviões, monitoramento de pacientes em hospitais; Controle de automação em fábricas; Eventos causam a execução de processos; Quando um evento externo (sensor?) é detectado, cabe ao escalonador arrumar os processos de modo que todos os prazos sejam cumpridos; Eventos podem ser classificados como: periódicos: ocorrem em intervalos regulares de tempo; periódicos: ocorrem em intervalos irregulares de tempo. Algoritmos podem ser estáticos ou dinâmicos. Estáticos: decisões de escalonamento antes do sistema começar a rodar; informação disponível previamente sobre tarefas e prazos. Dinâmicos: decisões de escalonamento em tempo de execução. 7. Referências - Sistemas Operacionais Modernos; Tanenbaum, A.S 4° Edição. PAGE 10 image2.png image4.png image1.jpg image3.png