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INTRODUÇÃO À ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES E SISTEMAS OPERACIONAIS

VIVIANE LUCY

Sistemas OperacionaisGerência de Processador

WebDesign Redes de Computadores

Aula 13

INTRODUÇÃO À ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES E SISTEMAS OPERACIONAIS

VIVIANE LUCY

Introdução• Nos sistemas Operacionais Multiprogramáveis,

múltiplos processos permanecem na memória principal compartilhando o uso da CPU.

• A partir do momento em que diversos processos podem estar prontos para executar, critérios devem ser estabelecidos para determinar qual processo será escolhido para fazer uso do processador.

• Os critérios utilizados para esta seleção compõem a chamada Política de Escalonamento, que é a base da gerência de processador em um S.O.

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Escalonamento

Estado de Execução

Estado de Espera

Estado de Pronto

Escalonamento

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Políticas de Escalonamento• As políticas de escalonamento podem ser

classificadas segundo a possibilidade de o Sistema Operacional interromper um processo em execução e substituí-lo por outro, atividade esta conhecida como preempção.

• Desta forma temos:

• Escalonamento Preemptivo

• Escalonamento não preemptivo.

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Escalonamento não-preemptivo• Quando um processo está em execução nenhum

evento pode ocasionar a perda do uso do processador.

• O processo somente sai do estado de execução caso termine seu processamento ou execute uma instruções do próprio código que ocasionem uma mudança para o estado de espera.

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Escalonamento preemptivo• O sistema operacional pode interromper um

processo em execução e passá-lo para o estado de pronto, com o objetivo de alocar outro processo na CPU.

• Com o uso da preempção, é possível ao sistema priorizar a execução de processos.

• É possível também distribuir de forma mais balanceada o uso da CPU entre os processos.

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Algoritmos de escalonamento• Existem alguns algoritmos de CPU diferentes:

• Escalonamento FIFO;

• Escalonamento SJF;

• Escalonamento Cooperativo;

• Escalonamento Circular;

• Escalonamento por prioridade;

• Escalonamento Circular com prioridades;

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Escalonamento Fisrt-In-First-Out (FIFO)• Neste escalonamento, o processo que chegar primeiro ao

estado de pronto é selecionado para execução.

• Há a necessidade de uma fila, onde os processos que passam para o estado de pronto entram no seu final e são escalonados quando chegam ao seu início.

• Quando um processo vai para o estado de espera, o primeiro processo da fila de pronto é escalonado.

• Todos os processos que saem do estado de espera entram no final da fila de pronto.

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Escalonamento Fisrt-In-First-Out (FIFO)

Estado deCriação CPU

Estado de Término

Estado deEspera

Filas de processos no estado pronto

Escalonamento FIFO

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Escalonamento Fisrt-In-First-Out (FIFO)• O principal problema do escalonamento FIFO é a

impossibilidade de prever-se quando o processo terá sua execução iniciada.

• Já que isso varia em função do tempo de execução dos demais processos posicionado à sua frente na fila de pronto.

• O algoritmo de escalonamento não se preocupa em melhorar o tempo médio de espera dos processos (como pudemos ver nas situações 1 e 2)

• O escalonamento FIFO é do tipo não-preemptivo.

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Escalonamento Shortest-Job-Fisrt (SJF)• O algoritmo de escalonamento seleciona o processo que

tiver o menor tempo de processador ainda para executar.

• O processo em estado pronto que necessitar de menor tempo para executar é selecionado para execução.

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Escalonamento Shortest-Job-Fisrt (SJF)• O principal problema desse algoritmo é impossibilidade

de estimar o tempo de processador para processos interativos, já que a entrada de dados é uma ação imprevisível.

• O SJF é um escalonamento não-preemptivo.

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Escalonamento Cooperativo• O escalonamento cooperativo busca aumentar o grau de

multiprogramação em políticas de escalonamento não-preemptivas.

• Um processo em execução libera voluntariamente o processador, retornando a fila de pronto.

• A Liberação do processador é tarefa do processo em execução, e não do sistema operacional.

• O processo em execução verifica uma fila de mensagens para determinar se existem outro processos na fila de pronto.

• Exemplo: Primeiros S.O.s da família Windows (multitarefa cooperativo)

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Escalonamento Circular• É um escalonamento do tipo preemptivo.

• O processo em execução tem um tempo limite para o uso contínuo do processador.

• Caso a fatia de tempo expire, o sistema operacional interrompe o processo em execução, salva o seu contexto e direciona-o para o final da fila de pronto.

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Escalonamento Circular

Estado deCriação CPU

Estado de Término

Estado deEspera

Filas de processos no estado pronto

Escalonamento FIFO

Preempção por tempo

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Escalonamento Circular• Exemplo: Escalonador circular com dois processos, e

fatia de tempo 2 u.t.

Processo A

Processo B

Processo C

2 4 6 8 10 11 17 u.t.

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Escalonamento Circular• A principal vantagem desse escalonamento é permitir

que um processo não monopolize o processador.

• Um problema desta política é que os processos que fazem constantes acessos aos dispositivos de entrada e saída, tem mais chance de passar para o estado de espera antes de sofrerem preempção por tempo.

• Essa característica ocasiona um balanceamento desigual no uso do processador.

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Escalonamento Circular virtual• Neste escalonamento os processos que saem do estado

de espera vão para uma fila de pronto auxiliar.

• Os processos da fila auxiliar possuem preferência no escalonamento em relação a fila de pronto.

• O escalonador só seleciona processos na fila de pronto quando a fila auxiliar estiver vazia.

• Um processo escalonado a partir da fila auxiliar tem sua fatia de tempo calculada como sendo o valor da fatia de tempo do sistema menos o tempo de processador que o processo utilizou da última vez.

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Escalonamento Circular virtual

Estado deCriação CPU

Estado de Término

Estado deEspera

Filas de processos no estado pronto

Preempção por tempo

Fila auxiliar

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Escalonamento por prioridades• É um escalonamento do tipo preemptivo realizado com base

em um valor associado a cada processo denominado prioridade de execução.

• O processo com maior prioridade é sempre escolhido para execução,e processos com prioridades iguais são escalonados seguindo o critério de FIFO.

• Um processo em execução não sofre preempção por tempo.

• A perda do uso do processador ocorrerá por uma mudança voluntária para o estado de espera, ou quando um processo mais prioritário passar para o estado de pronto.

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Escalonamento por prioridades

Estado deCriação

CPU

Estado de Término

Estado deEspera

Filas de processos no estado pronto

Prioridade P1

Prioridade P2

...Prioridade Pn

Preempção por prioridade

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Escalonamento por prioridades• Exemplo: Escalonador por prioridades com três

processos:

Processo A

Processo B

Processo C

13 17 u.t.3

Processo Tempo de processador

Prioridade

A 10 2

B 4 1

C 3 3

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Escalonamento circular com prioridades• Implementa o conceito de fatia de tempo e de prioridade de

execução à cada processo.

• Um processo permanece no estado de execução até que termine seu processamento, voluntariamente passe para o estado de espera ou sofra um preempção por tempo ou prioridade.

• Este escalonamento é amplamente utilizado em sistemas Unix e Windows.

• Permite um maior balanceamento do uso do processador.

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Escalonamento circular com prioridades

Estado deCriação

CPU

Estado de Término

Estado deEspera

Filas de processos no estado pronto

Prioridade P1

Prioridade P2

...Prioridade Pn

Preempção por tempo ou prioridade