Conceitos Fundamentais de Processos e Threads em SO

Processo: Conceito e Estrutura

Processo é um conjunto necessário de informações para que o Sistema Operacional (S.O.) implemente a concorrência de programas. É importante no projeto de sistemas multiprogramáveis, pois são executados concorrentemente, compartilhando o uso de processador e outros recursos.

Componentes de um Processo

Um processo é composto por:

• Contexto de Hardware: Identifica quais recursos de hardware o processo necessita. A troca refere-se à saída de um processamento para que outro assuma.
• Contexto de Software: Especifica os limites que podem ser alocados e abertos simultaneamente, juntamente com suas prioridades.
• Espaço de Endereçamento: Instruções e dados são armazenados para execução.

Estrutura do PCB (Process Control Block)

O PCB mantém todas as informações sobre os contextos e endereçamentos de cada processo.

Estados do Processo

Os estados principais são:

1. Criação: Adiciona nova PCB.
2. Execução: Processado pela UCP (Unidade Central de Processamento).
3. Pronto: Aguarda ser executado.
4. Espera: Aguardando um evento externo.
5. Término: Nenhum programa executado no contexto.

A Mudança de Estado é acionada por uma system call.

Conceitos Relacionados

• Processos: São instâncias que estão na fila para execução.
• Thread: Partes de um processo em execução.
• Subprocesso: Apresentados sob uma hierarquia.
• Foreground: Há interação com o usuário.
• Background: Sinal batch sem interação com o usuário.
• CPU-Bound (CPU-B): Processos internos do S.O.
• I/O-Bound (I/O): Processos executados com operações de E/S (Entrada/Saída).

Gerenciamento e Métricas

Sinais: Gerenciam os processos; o sinal enviado interrompe ou executa um processo.

Escalonador: Define as políticas de escalonamento do sistema.

Dispatcher: Responsável pelo chaveamento ou troca dos processos.

Métricas de Tempo

• Tempo de Execução: Estado de execução.
• Espera: Fica na fila de pronto.
• Turnaround: Tempo da criação ao término.
• Resposta: Tempo entre a requisição e a exibição da resposta.

Preempção

• Preemptivo: Pode interromper um processo no estado de execução e passá-lo para pronto.
• Não Preemptivo (Não P): Só deixa de executar quando termina sua execução.

Alocação de Memória

• Best Fit: Alocação ocorre no menor espaço disponível.
• Worst Fit: Ocorre no maior espaço disponível.
• First Fit: No primeiro espaço disponível.

Swapping: Resolve o problema de falta de Memória Principal (MP) através de uma maior taxa de utilização da memória principal.

Algoritmos de Escalonamento

• FIFO (First-In, First-Out): Escalonamento não preemptivo, sendo necessária apenas uma fila.
• Circular (Round Robin): É preemptivo, parecido com FIFO, mas usa fatia de tempo (quantum).
• SJF (Shortest Job First): Seleciona o processo com o menor tempo de processador.
• Prioridades: Preemptivo com prioridade de execução; fatia de tempo não existe.