GERENCIA DE PROCESSO OPERACIONAIS

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Gerência do Processador
Adão de Melo Neto
2
Introdução
 Sistemas Multiprogramáveis:
– Múltiplos processos podem permanecer na memória principal 
compartilhando o uso da CPU.
– POLÍTICA DE ESCALONAMENTO
 São um critérios que determinar qual processo em estado de pronto 
será escolhido para fazer uso do processador
PROCESSO
apenas um processo
em execução
3
Critérios de Escalonamento
 Utilização do ProcessadorUtilização do Processador
– Quando o valor é de 30% (sistema com carga baixa)
– Quando o valor é de 90% (sistema bastante carregado)
 ThroughputThroughput 
– Número de processos executados em determinado intervalo de tempo
 Tempo de Processador/CPUTempo de Processador/CPU
– Tempo que um processo leva no estado de execução durante seu processamento
– As políticas de escalonamento não influenciam este tempo
 Tempo de esperaTempo de espera
– Tempo que um processo fica no estado de pronto aguardando ser executado
 Tempo de TurnaroundTempo de Turnaround
– Tempo que leva desde a criação até seu término
 Tempo de RespostaTempo de Resposta
– Tempo decorrido desde a requisição ao sistema até o instante que a resposta é exibida
Busca-se maximizar Busca-se minimizar
Não depende da política de 
escalonamento
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Critérios de Escalonamento
As características do sistema operacional (As características do sistema operacional (sistemas de tempo sistemas de tempo 
compartilhado ou sistemas de tempo realcompartilhado ou sistemas de tempo real))
irão determinar quais os principais aspectos na implementação de uma irão determinar quais os principais aspectos na implementação de uma 
política de escalonamentopolítica de escalonamento
SISTEMA DE TEMPO COMPARTILHADO
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Objetivos de uma Política de Escalonamento
- Manter processador ocupado a maior parte do tempo- Manter processador ocupado a maior parte do tempo
- Balancear o uso da CPU entre os processos- Balancear o uso da CPU entre os processos
- Privilegiar aplicações críticas- Privilegiar aplicações críticas
- Maximizar o throuput do sistema.- Maximizar o throuput do sistema.
- Minimizar o tempo de resposta- Minimizar o tempo de resposta
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Escalonamentos Preemptivos Não-Preemptivos
PREEMPÇÃO
Capacidade do sistema operacional interromper um processo e 
substituí-lo por um outro
ESCALONAMENTO PREEMPTIVOSESCALONAMENTO PREEMPTIVOS
((o sistema operacional pode o sistema operacional pode interromper interromper 
um processo e passá-lo para o estado de um processo e passá-lo para o estado de 
pronto, a fim de alocar outro processo na pronto, a fim de alocar outro processo na 
CPU)CPU)
ESCALONAMENTOS NÃO-ESCALONAMENTOS NÃO-
PREEMPTIVOSPREEMPTIVOS
((nenhum evento pode nenhum evento pode ocasionar ocasionar 
a perda do uso do processador)a perda do uso do processador)
preempção
Escalonamento
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Estados de um processo
Estado de Execução
Quando está sendo executado pela CPU
Quando apenas aguarda 
oportunidade para ser 
executado
Estado de Espera
(bloqueado)
Quando aguarda
algum evento externo ou algum 
recurso para prosseguir seu
processamento
Após criação 
do processo o mesmo 
vai para lista de 
processos em estado de 
pronto
EXEMPLO
Aguardando o término de operação de E/S
Aguardando data/hora para continuar operação
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Mudança de Estados de um Processo
(A) PRONTO (A) PRONTO  EXECUÇÃO EXECUÇÃO
( ( escalonamentoescalonamento: depende da : depende da 
política de escalonamento do política de escalonamento do 
Sistema Operacional)Sistema Operacional)
(B) EXECUÇÃO (B) EXECUÇÃO  ESPERA ESPERA
((gerada por eventos do gerada por eventos do 
processo:processo:
operações de E/S)operações de E/S)
(gerada por eventos externos(gerada por eventos externos: : 
Sistema operacional suspende Sistema operacional suspende 
por um período de tempo a por um período de tempo a 
execução do processo)execução do processo)
(D) EXECUÇÃO (D) EXECUÇÃO  PRONTO PRONTO
((preempçãopreempção: um exemplo é o: um exemplo é o
término da fatia de tempo que término da fatia de tempo que 
processo possui para sua processo possui para sua 
execução)execução)
(C) ESPERA (C) ESPERA  PRONTO PRONTO
(operação solicitada é atendida ou recurso esperado é concedido(operação solicitada é atendida ou recurso esperado é concedido
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Vantagens da PreempçãoVantagens da Preempção
•Priorizar a execução de processos Priorizar a execução de processos como no caso de como no caso de 
aplicações de tempo real aplicações de tempo real onde o fator de tempo é crítico.onde o fator de tempo é crítico.
•Implementar políticas de escalonamento que compartilhem Implementar políticas de escalonamento que compartilhem 
o processador de maneira mais uniformeo processador de maneira mais uniforme
preempção
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Troca de Estados de um ProcessoTroca de Estados de um Processo
 Quando um processo é criado ele Quando um processo é criado ele entra no final da fila de estados de entra no final da fila de estados de 
prontopronto 
 Saída do estado de execução: Saída do estado de execução: 
– termino do processamentotermino do processamento ou ou 
– ida para ida para o o estado esperaestado espera
 Espera Espera ExecuçãoExecução: os processos entram : os processos entram no final da fila no final da fila de pronto.de pronto.
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TIPOS DE ESCALONAMENTOSTIPOS DE ESCALONAMENTOS
NOME PREEMPÇÃO
FIFO Não (sistema monoprogramado)
SJF Não (sistema monoprogramado)
Cooperativo Sim (controlada pelo processo)
Circular (Round Robin Schedule) Sim (preempção por tempo)
Prioridades Sim (preempção por prioridades)
Circular por prioridades Sim (preempção por tempo e prioridades)
Múltiplas filas Sim
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ESCALONAMENTO FIRST-IN_FIRST-OUT (FIFO)ESCALONAMENTO FIRST-IN_FIRST-OUT (FIFO)
 Não-preemptivoNão-preemptivo
 EscalonamentoEscalonamento: quando o processo alcança início da fila : quando o processo alcança início da fila 
de estados de pronto.de estados de pronto.
F I
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ESCALONAMENTO FIRST-IN_FIRST-OUT (FIFO)ESCALONAMENTO FIRST-IN_FIRST-OUT (FIFO)
 Dependem do posicionamento dos processos A , B e CDependem do posicionamento dos processos A , B e C na fila de na fila de 
estado de pronto.estado de pronto.
 Tempo de ProcessadorTempo de Processador
– A (10), B (4) e C (3)A (10), B (4) e C (3)
Tempo Médio de Espera
 (0 + 10 + 14 )/3 = 8 u.t
C  B  A
Tempo Médio de Turnaround
 (10 + 14 + 17 )/3 = 10,33 u.t
Tempo de esperaTempo de espera
Tempo que um processo fica no 
estado de pronto aguardando ser 
executado
Tempo de TurnaroundTempo de Turnaround
Tempo que leva desde a criação até 
seu término
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ESCALONAMENTO FIRST-IN_FIRST-OUT (FIFO)ESCALONAMENTO FIRST-IN_FIRST-OUT (FIFO)
 VantagensVantagens
– SimplesSimples
 DesvantagensDesvantagens
– Não dá para prever quando um processo terá sua execução Não dá para prever quando um processo terá sua execução 
iniciadainiciada
– Processos Processos ligados à CPU ligados à CPU (CPU-bound) têm vantagem em (CPU-bound) têm vantagem em 
relação aos processos relação aos processos ligados à entrada/saída ligados à entrada/saída (I/O-bound).(I/O-bound).
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ESCALONAMENTO SHORSTEST-JOB-FIRST (SJF)ESCALONAMENTO SHORSTEST-JOB-FIRST (SJF)
 Não-preemptivoNão-preemptivo
 EscalonamentoEscalonamento:seleciona o processo em estado de pronto :seleciona o processo em estado de pronto 
que tiver o que tiver o menor tempo de processador menor tempo de processador ainda por executar.ainda por executar.
 Tempo de processador:Tempo de processador: estimado com base em análises estimado com base em análises 
estatísticas de execuções passadas.estatísticas de execuções passadas.
A (10)B (4)C (3)
A (10) B (4) C (3)
Ordem na Fila 
(exemplo)
Ordem do 
Escalonamento 
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ESCALONAMENTO SHORSTEST-JOB-FIRST (SJF)ESCALONAMENTOSHORSTEST-JOB-FIRST (SJF)
 Tempo de ProcessadorTempo de Processador
– A (10), B (4) e C (3)A (10), B (4) e C (3)
Tempo Médio de Espera
 (7 + 3 + 0 )/3 = 3,3 u.t
Tempo Médio de Turnaround
 (17 + 7 + 3 )/3 = 9 u.t
Tempo de esperaTempo de espera
Tempo que um processo fica no 
estado de pronto aguardando 
ser executado
Tempo de TurnaroundTempo de Turnaround
Tempo que leva desde a 
criação até seu término
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ESCALONAMENTO SHORSTEST-JOB-FIRST (SJF)ESCALONAMENTO SHORSTEST-JOB-FIRST (SJF)
 VantagemVantagem
– Redução doRedução do tempo médio de turnaround tempo médio de turnaround dos processos.dos processos.
 DesvantagensDesvantagens
– Impossibilidade de se estimar o Impossibilidade de se estimar o tempo de processador tempo de processador para para 
processos interativos processos interativos (entrada de dados é uma ação (entrada de dados é uma ação 
imprevisível).imprevisível).
– Possibilidade de Possibilidade de starvationstarvation quando existem muitos processos quando existem muitos processos 
do tipo CPU-Bound.do tipo CPU-Bound.
Tempo de TurnaroundTempo de Turnaround
Tempo que leva desde a criação até seu término
Tempo de processadorTempo de processador
Tempo que um processo leva no estado de execução 
durante seu processamento
StarvationStarvation: : 
um processo nunca alcança o estado de execuçãoum processo nunca alcança o estado de execução
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ESCALONAMENTO COOPERATIVOESCALONAMENTO COOPERATIVO
 Escalonamento preemptivo (preempção controlada pelo processo)Escalonamento preemptivo (preempção controlada pelo processo)
 EscalonamentoEscalonamento: um : um processo em execução processo em execução pode voluntariamente pode voluntariamente 
liberar o processador retornando à fila de pronto, possibilitando liberar o processador retornando à fila de pronto, possibilitando 
que outro processo possa ser escalonado.que outro processo possa ser escalonado.
 MecanismoMecanismo
– Os Os processosprocessos quando quando entram na fila de pronto entram na fila de pronto enviam mensagens a outros enviam mensagens a outros 
processos. O processos. O processo em execução processo em execução verifica periodicamente sua verifica periodicamente sua fila de fila de 
mensagensmensagens para determinar se existem outros processos na para determinar se existem outros processos na fila de prontofila de pronto..
F I
Preempção 
controlada pelo 
processo
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ESCALONAMENTO COOPERATIVOESCALONAMENTO COOPERATIVO
 VantagensVantagens
– Aumenta o grau de multiprogramação.Aumenta o grau de multiprogramação.
 DesvantagensDesvantagens
– Caso um processo não verifique a fila de mensagens, os Caso um processo não verifique a fila de mensagens, os 
demais não terão chance de serem executados.demais não terão chance de serem executados.
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ESCALONAMENTO CIRCULAR (Round Robin Schedule)ESCALONAMENTO CIRCULAR (Round Robin Schedule)
 Escalonamento preemptivo (preempção por tempo)Escalonamento preemptivo (preempção por tempo)
 Projetado para sistemas de tempo compartilhado.Projetado para sistemas de tempo compartilhado.
 É semelhante ao FIFO com preempção por tempo.É semelhante ao FIFO com preempção por tempo.
 Existe um tempo limite para o uso do processados (Existe um tempo limite para o uso do processados (time-slicetime-slice). No ). No 
fim deste tempo, o sistema operacional interrompe o processo, fim deste tempo, o sistema operacional interrompe o processo, 
salva seu contexto e o direciona salva seu contexto e o direciona ao final da fila de prontoao final da fila de pronto..
F I
Preempção por 
tempo
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ESCALONAMENTO CIRCULAR (Round Robin Schedule)ESCALONAMENTO CIRCULAR (Round Robin Schedule)
Time Slice = 2 ut
Tempo Médio de Espera
 (0 + 2 + 4 )/3 = 2,0 u.t
Tempo Médio de Turnaround
 (17 + 10 + 11 )/3 = 12,6 u.t
Tempo de esperaTempo de espera
Tempo que um processo fica no 
estado de pronto aguardando ser 
executado
Tempo de TurnaroundTempo de Turnaround
Tempo que leva desde a criação até 
seu término
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ESCALONAMENTO CIRCULAR (Round Robin Schedule)ESCALONAMENTO CIRCULAR (Round Robin Schedule)
 VantagensVantagens
– Não permitir que um processo monopolize a CPU (redução do Não permitir que um processo monopolize a CPU (redução do 
tempo de espera). tempo de espera). 
– Muito adequado para Muito adequado para sistemas interativossistemas interativos
 DesvantagensDesvantagens
– Processos CPU-bound são mais beneficiados no uso do Processos CPU-bound são mais beneficiados no uso do 
processador do que os I/O-bound, pois tendem a utilizar por processador do que os I/O-bound, pois tendem a utilizar por 
completo a fatia de tempo.completo a fatia de tempo.
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ESCALONAMENTO POR PRIORIDADESESCALONAMENTO POR PRIORIDADES
 Escalonamento Preemptivo (preempção por prioridade)Escalonamento Preemptivo (preempção por prioridade)
 Existe filas com prioridades definidas. Os processos em estado de pronto Existe filas com prioridades definidas. Os processos em estado de pronto 
estarão na fila correspondente à sua própria prioridade estarão na fila correspondente à sua própria prioridade (os processos (os processos 
possuem uma prioridade)possuem uma prioridade)..
 Preempção por prioridadePreempção por prioridade: : 
– Implementada por Implementada por interrupçãointerrupção gerada em determinados intervalos de tempo Caso gerada em determinados intervalos de tempo Caso 
haja um processo na fila de pronto com prioridade maior de que o processo em haja um processo na fila de pronto com prioridade maior de que o processo em 
execução, o sistema operacional realiza a preempção.execução, o sistema operacional realiza a preempção.
– O processo com maior prioridade em estado de pronto é escolhido para execução O processo com maior prioridade em estado de pronto é escolhido para execução 
(escalonado).(escalonado).
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ESCALONAMENTO POR PRIORIDADESESCALONAMENTO POR PRIORIDADES
 Prioridade de ExecuçãoPrioridade de Execuçãocaracterística do característica do Contexto de Software Contexto de Software do do 
ProcessoProcesso
– Prioridade EstáticaPrioridade Estática 
 (a (a prioridade do processo prioridade do processo não é alterada durante a existência do processo)não é alterada durante a existência do processo)
– Prioridade DinâmicaPrioridade Dinâmica 
 (a (a prioridade do processo prioridade do processo pode ser alterada de acordo com critérios do pode ser alterada de acordo com critérios do 
sistema operacional)sistema operacional)
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ESCALONAMENTO POR PRIORIDADESESCALONAMENTO POR PRIORIDADES
Tempo Médio de Espera
 (3 + 13 + 0 )/3 = 5,3 u.t
Tempo Médio de Turnaround
 (13 + 17 + 3 )/3 = 11 u.t
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 VantagensVantagens
– Permite diferenciar processos de acordo com sua importância.Permite diferenciar processos de acordo com sua importância.
– Útil em Útil em sistemas de tempo realsistemas de tempo real
 DesvantagensDesvantagens
– StarvationStarvation 
• Processos com baixa prioridade Processos com baixa prioridade podem ficar indefinidamente na podem ficar indefinidamente na 
fila de prontofila de pronto
• Solução:Solução: incremento gradual da prioridade de processos que ficam incremento gradual da prioridade de processos que ficam 
muito tempo na fila de prontomuito tempo na fila de pronto
ESCALONAMENTO POR PRIORIDADESESCALONAMENTO POR PRIORIDADES
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ESCALONAMENTO CIRCULAR POR PRIORIDADESESCALONAMENTO CIRCULAR POR PRIORIDADES
 Escalonamento Preemptivo (por prioridade ou por fatia de tempo)Escalonamento Preemptivo (por prioridade ou por fatia de tempo)
 Corresponde ao Corresponde ao Escalonamento por prioridade Escalonamento por prioridade onde a preempção onde a preempção 
ocorre por ocorre por prioridadeprioridade ou por ou por término da fatia de tempotérmino da fatia de tempo
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ESCALONAMENTO PORMÚLTIPLAS FILASESCALONAMENTO POR MÚLTIPLAS FILAS
 Existem várias filas de processos em estado de pronto com uma prioridade Existem várias filas de processos em estado de pronto com uma prioridade 
específica.específica.
 As filas estão associadas aos tipos de processos (ex: sistema, iterativos, As filas estão associadas aos tipos de processos (ex: sistema, iterativos, 
batch). Os processos em estado de pronto estarão na fila correspondente ao batch). Os processos em estado de pronto estarão na fila correspondente ao 
tipo de processo que ele representa tipo de processo que ele representa (o (o processo não possui prioridadeprocesso não possui prioridade, , 
ficando esta característica associada a filaficando esta característica associada a fila))
 Cada fila possui um mecanismo próprio de tipo de escalonamento.Cada fila possui um mecanismo próprio de tipo de escalonamento.
 Sistema Operacional só pode escalonar processo de uma fila caso todas as Sistema Operacional só pode escalonar processo de uma fila caso todas as 
outras filas de maior prioridade estejam vaziasoutras filas de maior prioridade estejam vazias
Escalonamento Escalonamento 
por prioridadepor prioridade
Escalonamento CircularEscalonamento Circular
Escalonamento CircularEscalonamento Circular
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 VantagensVantagens
– Diversos mecanismos de escalonamento em um mesmo Diversos mecanismos de escalonamento em um mesmo 
sistema operacionalsistema operacional
 DesvantagensDesvantagens
– Um processo não pode ser redirecionado para uma outra fila Um processo não pode ser redirecionado para uma outra fila 
mais adequada (caso altere seu comportamento no decorrer do mais adequada (caso altere seu comportamento no decorrer do 
tempo)tempo)
ESCALONAMENTO POR MÚLTIPLAS FILASESCALONAMENTO POR MÚLTIPLAS FILAS
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POLÍTICAS DE ESCALONAMENTO POLÍTICAS DE ESCALONAMENTO 
EM EM 
SISTEMAS SISTEMAS 
DE DE 
TEMPO COMPARTILHADOTEMPO COMPARTILHADO
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 Os sistemas de tempo real caracterizam-se pelo Os sistemas de tempo real caracterizam-se pelo 
processamento interativo (exigem tempo de espera processamento interativo (exigem tempo de espera 
pequeno)pequeno)
 A MAIORIA DOS SISTEMAS OPERACIONAIS DE TEMPO A MAIORIA DOS SISTEMAS OPERACIONAIS DE TEMPO 
COMPARTILHADO UTILIZAM O COMPARTILHADO UTILIZAM O ESCALONAMENTOESCALONAMENTO 
CIRCULARCIRCULAR COM PRIORIDADESCOM PRIORIDADES DINÂMICASDINÂMICAS
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POLÍTICAS DE ESCALONAMENTO POLÍTICAS DE ESCALONAMENTO 
EM EM 
SISTEMAS SISTEMAS 
DE DE 
TEMPO REALTEMPO REAL
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POLÍTICAS DE ESCALONAMENTO EM POLÍTICAS DE ESCALONAMENTO EM 
SISTEMAS DE TEMPO REALSISTEMAS DE TEMPO REAL
O O escalonamento por prioridadeescalonamento por prioridade 
é é 
o mais adequado o mais adequado 
desde que desde que 
a cada processo é associado a cada processo é associado 
uma uma prioridadeprioridade 
em função da em função da 
importância do processo importância do processo 
dentro da aplicaçãodentro da aplicação
Exercício 01Exercício 01
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Exercício 01Exercício 01
P1 P2 P3 P4 P1 P2 P3 P4 P1 P3 P4 P1 P4 P4
Estados de um Processo
Exercício
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Mudança de Estados de um Processo
Escalonamento
 Vamos supor que temos a seguinte situação: 
– Processos na fila estado de pronto:
• J-> I-> H->G->F->E->D->C
– Processo B em execução
– Processos na fila do estado de espera: 
• A
 Indique como ficarão as filas e o processo em execução de 
acordo com os eventos discriminados
Escalonamento
Escalonamento
Escalonamento
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