APS - SO - Metodos de Escalonamento de Processos (1)

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Métodos de Escalonamento de Processos 
Danilo Maia- 6791429, Douglas Miguel - 6463048, João Vitor- 7206270 
Renata Rocha - 7506285 
Instituto de Informática – Centro Universitário Faculdades Metropolitanas Unidas 
(FMU) 
 
 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. 
 
Resumo. In this article on Process Scheduling Methods, we will deal with the 
switching of active processes, according to well-established rules, so that all 
processes have a chance to use the CPU. The scheduler is the part of the OS in 
charge of deciding between the finished processes, which one will be put into 
execution. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 Remaing 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 Remain 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 em 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 sorteadossão 
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; aperiódicos: 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.