Sistemas operacionais

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PROCESSO

Introdução

No decorrer deste módulo, nós iremos aprender que a gerência de um ambiente multiprogramável é função exclusiva do sistema operacional, além de controlar a execução de diversos programas, o uso concorrente do processador e os demais recursos da máquina. Para isso, um programa ao ser executado sempre deverá estar associado a um processo. Por isso, o conceito de processo é abase para a implementação de um sistema multiprogramável.
Além disso, a gerência de processo também é uma das principais funções do S.O, o que possibilita aos programas de alocar recursos, compartilhar dados, trocar informações e sincronizar suas execuções.
Nos sistemas de múltiplos processadores não só existe a concorrência de processo pelo uso do processador como também a possibilidade deexecução simultânea de processos nos diferentes processadores.

Estrutura do processo

O processador é projetado para executar instruções, a partir do ciclo de busca e execução, em que o processador busca a instrução a ser executada na memória principal, armazena-a no registrador de instruções para, finalmente para decodificar seus bits e realizar a instrução. O registrador PC tem a função de armazenarsempre 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.
Na visão da camada de hardware, o processador executa as instruções não sendo capaz de distinguir qual programa se encontra em execução. Por isso é de responsabilidade do sistema Operacional em controlar a execução deprogramas concorrentes gerenciando a utilização do processador de maneira controlada e segura.

5.1 Componentes do processo

Um processo pode ser entendido inicialmente como um programa em execução, que tem suas informações mantidas pelo sistema operacional. Também pode ser definido como o ambiente onde o programa é executado. Este ambiente, além das informações sobre a execução, possui também aquantidade de recursos do sistema que o programa pode utilizar, como espaço de endereçamento, tempo do processador e área em disco.
Para que vários programas possam ser executados concorrentemente 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 doprocessamento. Essas informações são necessárias para que o Sistema Operacional possa gerenciar a execução de programas concorrentes e é a base de qualquer ambiente multiprogramável.

A figura abaixo ilustra a concorrência de três programas (PROG1 PROG2 PROG3) associados aos processos X, Y e Z. No intervalo de tempo Δt1, o processador executa instruções do PROG1. No instante de tempo t4, o sistemaoperacional decide interromper temporariamente a execução do programa PROG1 e salva o conteúdo dos registradores do processador, armazenando-os no Processo X. A seguir, o PROG2, é iniciado e executado ao longo do intervalo Δt2. No instante t7, o sistema operacional decide interromper o PROG2 e salva o conteúdo dos registradores no processo Y. Neste momento o PROG3 é iniciado, executa no intervalo de tempoΔt3 até que o sistema operacional decide interrompê-lo, salvar seus registradores no Processo Z e retomar a execução de PROG1. Para isso, no instante t12o conteúdo dos registradores do Processo X é carregado no processador, fazendo com que o PROG1 continue sua execução como se não tivesse sido interrompido. A troca de um processo por outro no processador, comandada pelo sistema operacional édenominada mudança de contexto. É dessa maneira que o Sistema Operacional implementa e gerencia um ambiente multiprogramável.

Figura 5.1

Num 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 exclusivamente para seu uso. De fato, isto não é verdade, visto que...
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