Sistemas Operacionais - Processos - V

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Instituto Educacional Santo Agostinho – IESA
Faculdade de Ciências Exatas e Tecnológicas Santo Agostinho – FACET
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Mar / 2016
Rafael Antonio Gonçalves Lima
Sistemas Operacionais
2 – Processos e Threads
Sumário
2.1. Programas, processos e threads;
2.2. Estados de um processo.Siste
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3.1. Programas, processos e threads.
 Estrutura do Processo
• O processador é projetado para executar instruções a partir do
ciclo de busca e execução.
• Neste ciclo, o processador busca a instrução a ser executada na
memória principal, armazena-a no registrador de instruções
para, finalmente, decodificar seus bits e realizar a execução.
• O registrador PC tem a função de armazenar sempre o
endereço da próxima instrução a ser executada, e as alterações
do seu conteúdo determinam o sequenciamento de execução
das instruções armazenadas na memória principal.
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3.1. Programas, processos e threads.
 Estrutura do Processo
• Na visão da camada de hardware, o processador executa
instruções sem distinguir qual programa encontra-se em
processamento.
• É de responsabilidade do S.O. implementar a concorrência
entre programas gerenciando a alternância da execução de
instruções na UCP de maneira controlada e segura.
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3.1. Programas, processos e threads.
 Estrutura do Processo
• Um processo pode ser entendido inicialmente como um
programa em execução, só que seu conceito é mais
abrangente.
• Para que a concorrência entre os programas ocorra sem
problemas, é necessário que todas as informações do
programa interrompido sejam guardadas para que, quando
este voltar a ser executado, não lhe falte nenhuma informação
necessária à continuação do processamento.
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3.1. Programas, processos e threads.
 Estrutura do Processo
• O conceito de processo pode ser definido como sendo o
conjunto necessário de informações para que o sistema
operacional implemente a concorrência de programas.
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3.1. Programas, processos e threads.
 Estrutura do Processo
• A troca de um processo por outro no processador, comandada
pelo S.O., é denominada mudança de contexto.
• É dessa maneira que o S.O. implementa e gerencia um
ambiente multiprogramável.
• Em um sistema multiusuário, cada usuário tem seu programa
associado a um processo. Ao executar um programa, o usuário
tem a impressão de possuir o processador e todos os demais
recursos reservados.
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3.1. Programas, processos e threads.
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O S.O. salva o
conteúdo dos
registradores
no
determinado
processo, e
então executa
outro
programa.
Depois,
carrega
novamente o
conteúdo dos
registradores.
3.1. Programas, processos e threads.
 Estrutura do Processo
• Um processo também pode ser definido como o ambiente
onde um programa é executado.
• Este ambiente, além das informações sobre a execução, possui
também a quantidade de recursos do sistema que cada
programa pode utilizar, como o espaço de endereçamento da
memória principal, tempo de processador e área em disco.
• Um processo é formado por três partes, conhecidas como
contexto de hardware, contexto de software e espaço de
endereçamento, que juntos mantêm todas as informações
necessárias à execução de um programa.
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3.1. Programas, processos e threads.
 Estrutura do Processo
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3.1. Programas, processos e threads.
 Contexto de Hardware
• O contexto de hardware de um processo armazena o conteúdo
dos registradores gerais da UCP, além dos registradores de uso
específico, como program counter (PC), stack pointer (SP) e
registrador de status.
• Quando um processo está em execução, o seu contexto de
hardware está armazenado nos registradores do processador.
Quando um processo perde a utilização da UCP, o sistema salva
as informações no contexto de hardware do processo.
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3.1. Programas, processos e threads.
 Mudança de Contexto
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3.1. Programas, processos e threads.
 Contexto de Software
• Identificação
• Cada processo criado pelo S.O. recebe uma identificação única (PID –
process identification) representada por um número.
• O processo também possui a identificação do usuário ou processo que o
criou (owner). Cada usuário possui uma identificação única no sistema
(UID – user identification).
• Quotas
• São os limites de cada recurso do sistema que um processo pode alocar.
Ex.: número máximo de arquivos abertos simultaneamente, tamanho
máximo de memória principal e secundária pode que o processo pode
alocar, número máximo de processos, subprocessos e threads que podem
ser criados, tamanho de buffer, etc.
• Privilégios
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3.1. Programas, processos e threads.
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 Características da estrutura do processo
3.1. Programas, processos e threads.
 Bloco de Controle do Processo (PCB)
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3.1. Programas, processos e threads.
 Bloco de Controle do Processo
• O processo é implementado pelo S.O. através de uma estrutura
de dados chamada PCB.
• É a partir dessa estrutura que o S.O. mantém todas as
informações sobre o contexto de hardware, contexto de
software e espaço de endereçamento de cada processo.
• Os PCBs residem na memória principal em uma área exclusiva
do S.O.
• O tamanho desta área, geralmente, é limitado por algum
parâmetro do S.O. que permite especificar o número máximo
de processos que podem ser suportados.
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3.1. Programas, processos e threads.
 Estados do Processo
• Execução (running)
• Quando está sendo processado pela UCP.
• Pronto (ready)
• Enquanto aguarda apenas para ser executado. O S.O. é responsável por
determinar a ordem e os critérios pelos quais os processos em estado de
pronto devem fazer uso do processador. Utiliza listas encadeadas. Este
mecanismo é conhecimento como escalonamento.
• Espera (wait)
• Aguarda por algum evento externo ou algum recurso para prosseguir seu
processamento. Ex.: Término de uma operação de E/S ou espera por uma
determinada hora/data para continuar sua execução. Esse estado também
é conhecido como bloqueado em alguns sistemas operacionais. Utiliza
também listas encadeadas associadas a cada a cada tipo de evento.
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3.1. Programas, processos e threads.
 Lista de PCBs nos estados de Pronto e Espera
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3.1. Programas, processos e threads.
 Mudanças de Estado do Processo
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3.1. Programas, processos e threads.
 Mudanças de Estado do Processo
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Quando parte do
contexto de um
processo
não se encontra na
memória principal, o
mesmo deve ser
carregado a partir da
memória secundária,
realizando assim o
recurso de
swapping.
3.1. Programas, processos e threads.
 Criação e eliminação de processos
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3.1. Programas, processos e threads.
 Estrutura de processos e subprocessos
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3.1. Programas, processos e threads.
 Processo Multithread
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3.1. Programas, processos e threads.
 Subprocessos e Thread
• Além da dependência hierárquica entre os processos e
subprocessos,, é característica que os subprocessos podem
compartilhar quotas com o processo-pai.
• O conceito de thread foi introduzido na tentativa de reduzir o
tempo gasto em criação, eliminação e troca de contexto de
processos nas aplicações concorrentes.
• Cada thread possui seu próprio contexto de hardware, porém
compartilha o mesmo contexto de software e espaço de
endereçamento com os demais threads do processo. A
comunicação de threads de um mesmo processo é realizada de
forma simples e rápida.
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3.1. Programas, processos e threads.
 Processos Foreground e Background
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3.1. Programas, processos e threads.
 Pipe
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3.1. Programas, processos e threads.
 Processos CPU-bound x I/O-bound
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3.1. Programas, processos e threads.
 Processos do S.O.
• Auditoria e segurança;
• Serviços de rede;
• Contabilização do uso de recursos;
• Contabilização de erros;
• Gerência de impressão;
• Gerência de Jobs batch;
• Temporização;
• Comunicação de eventos;
• Interface de comandos (shell).
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3.1. Programas, processos e threads.
• Sinais
• Sinais é um mecanismo que permite notificar aos
processos eventos gerados pelo S.O. ou por outros
processos.
• Permite a comunicação e sincronização entre
processos.
• Exemplo: [Ctrl + c]
• Usado para interromper a execução de um programa.
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3.1. Programas, processos e threads.
• Sinais
• O mecanismo de sinais assemelha-se ao tratamento
de interrupções e exceções.
• O sinal está para o processo assim como as
interrupções e exceções estão para o S.O.
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3.1. Programas, processos e threads.
• Uso de Sinais
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3.1. Programas, processos e threads.
• Sinais, interrupções e exceções
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Exercícios de Fixação
• Responda exercícios da Pág 84 da referência 1.
• Questões 4, 5, 6, 7, 8, 9, 12, 13, 14 e 15.
• Atividade 1 utilizando a simulação prática através 
do simulador SOsim. 
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7. Bibliografia
1. MACHADO, Francis B. Arquitetura de Sistemas Operacionais. 4 ed.
Rio de Janeiro: LTC, 2007.
2. TANENBAUM, Andrew S. Sistemas operacionais modernos. 2 Ed.
Rio de Janeiro: Prentice-Hall, 2005.
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Conteúdo da Próxima Aula
• Operações sobre processos.
Obrigado ! 
Rafael A. G. Lima (rafaelg@fasa.edu.br)
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