Ar qu it e t u r a a de e Sist e m a s Ope r a cion a is Fa bia n o o Ut iy a m a Ca pít u lo o 8 Ge r ê n cia a do o Pr oce ssa dor

Transcrição

1 Arquitetura de Sistem as Operacionais Fabiano Utiyam a Capítulo 8 Gerência do Processador 8/1

2 I ntrodução Com o surgimento dos sistemas multiprogramáveis, nos quais múltiplos processos poderiam permanecer na memória principal compartilhando o uso da UCP a gerência do processador tornou-se uma das atividades mais importantes em um sistema operacional 8/2

3 I ntrodução A partir do momento em que diversos processos podem estar no estado de pronto, 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 escalonam ent o 8/3

4 Escalonam ento Execução Esca calonamento Espera Pronto 8/4

5 Funções Básicas A política de escalonamento de um sistema operacional tem diversas funções básicas Manter o processador ocupado a maior parte do tempo Balancear o uso da UCP entre processos Privilegiar a execução de aplicações críticas Maximizar o throughput do sistema (produtividade) Oferecer tempos de resposta razoáveis para usuário interativos 8/5

6 Funções Básicas A rotina do sistema operacional que tem como principal função implementar os critérios da política de escalonamento é denominada escalonador (sheduler) Outra rotina importante na gerência do processador é conhecida como dispatcher, responsável pela troca de contexto dos processos após o escalonador determinar qual processo deve fazer o uso do processador 8/6

7 Critérios de Escalonam ento Política de escalonamento Utilização do processador O processador deve permanecer a maior parte do tempo ocupado Throughput O número de processos executados em um determinado intervalo de tempo. Quanto maior o throughput, maior o número de tarefas executadas em função do tempo 8/7

8 Critérios de Escalonam ento Tempo de processador / Tempo de UCP É o tempo que um processo leva no estado de execução durante seu processamento Tempo de espera É o tempo total que um processo permanece na fila de pronto durante seu processamento, aguardando para ser executado 8/8

9 Critérios de Escalonam ento Tempo de Turnaround É o tempo que um processo leva desde a sua criação até seu término Tempo de Resposta É o tempo decorrido entre uma requisição ao sistema ou à aplicação e o instante em que a resposta é exibida 8/9

10 Escalonam entos As políticas de escalonamento podem ser classificadas segundo a possibilidade de o sistema operacional interromper um processo em execução e substituí-lo por um outro, atividade esta conhecida como preempção 8/10

11 Não-Preemptivos Escalonam entos Processamento batch Neste tipo de escalonamentoo, quando um processo está em execução nenhum evento externo pode ocasionar a perda do uso do processador O processo sai do estado de execução caso: Termine seu processamento Execute instruções do próprio código que ocasionem uma mudança para o estado de espera 8/11

12 Preemptivos Escalonam entos 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 UCP 8/12

13 Escalonam ento FI FO O processo que chegar primeiro ao estado de pronto é o selecionado para execução 8/13

14 Escalonam ento FI FO Criação Fila dos processos no estado de Pronto UCP Término Espera 8/14

15 Escalonam ento FI FO Processo A Processo B Processo C u.t. Processo A Tempo de processador (u.t.) 10 Processo A B C 4 3 Processo B Processo C u.t. 8/15

16 Escalonam ento SJF O algoritmo de escalonamento seleciona o processo que tiver o menor tempo de processador ainda por executar 8/16

17 Escalonam ento SJF Processo A Processo B Processo C u.t. 8/17

18 Escalonam ento Cooperativo É uma implementação que busca aumentar o grau de multiprogramação em políticas de escalonamento que não possuem mecanismos de preempção Neste caso, um processo em execução pode voluntariamente liberar o processador 8/18

19 Escalonam ento circular É um escalonamento do tipo preemptivo É semelhante ao FIFO, porém quando um processo passa para o estado de execução existe um tempo-limite para o uso contínuo do processador denominado fatia de tempo (time-slice) ou quantum 8/19

20 Escalonam ento circular Criação Fila dos processos no estado de Pronto UCP Término Preempção por tempo Espera 8/20

21 Escalonam ento circular Processo A Processo B Processo C u.t. 8/21

22 Escalonam ento circular virtual Neste esquema, 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 à fila de pronto O escalonador só seleciona processos na fila de pronto quando a fila auxiliar estiver vazia 8/22

23 Escalonam ento circular virtual Criação Fila dos processos no estado de Pronto UCP Término Preempção por tempo Fila auxiliar Espera 8/23

24 Escalonam ento 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 no estado de pronto é sempre o escolhido para execução, e processos com valores iguais são escalonados seguindo o critério de FIFO 8/24

25 Escalonam ento por prioridades Filas dos processos no estado de Pronto Prioridade P1 Prioridade P2 Criação UCP Término Prioridade Pn Preempção por prioridade Espera 8/25

26 Escalonam ento por prioridades Processo A Processo B Processo A Tempo de processador (u.t.) 10 Prioridade 2 Processo C B 4 1 C u.t. 8/26

27 Escalonam ento circular com prioridades Implementa o conceito de fatia de tempo e de prioridade de execução associada a cada processo 8/27

28 Escalonam ento circular com prioridades Fila dos processos no estado de Pronto Prioridade P1 Prioridade P2 Criação UCP Término Prioridade Pn Preempção por tempo ou prioridade Espera 8/28

29 Escalonam ento por m últiplas filas com realim entação É semelhante ao escalonamentoo por múltiplas filas, porém os processos podem trocar de filas durante seu processamento 8/29

30 Escalonam ento por m últiplas filas com realim entação de Maior Prioridad Fila 1 (FIFO Adaptado) Preempção por tempo Menor fa atia de temp po Fila 2 (FIFO Adaptado) Preempção por tempo Fila 3 (FIFO Adaptado) UCP Preempção por tempo Menor Prioridade Fila n (Circular) Preempção por tempo Maior fatia de tempo 8/30

31 Política de Escalonam ento em Sistem as de Tem po Com partilhado Escalonamento circular Escalonamento circular com prioridades 8/31

32 Política de escalonam ento em Sistem as de Tem po Real Deve levar em consideração a importância relativa de cada tarefa na aplicação O escalonamento por prioridade é o mais adequado 8/32

33 Exercícios O que é política de escalonamento de um Sistema Operacional? Quais as funções do escalonador e do dispatcher? Quais os principais critérios utilizados em uma política de escalonamento? Diferencie os escalonamentos preemptivos e não-preemptivos. Cite os escalonamentos estudados, explicando cada um deles. 8/33

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